跨孔地震CT技术在地铁工程施工溶洞探测方面的应用.pdf

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1、地质论评GEOLOGICALREVIEWVoI．59No．6年NOV．2013跨孔地震CT技术在地铁工程施工溶洞探测方面的应用段成龙，阎长虹，许宝田，吴焕然，邹明阳南京大学地球科学与工程学院，南京，210046内容提要：本文介绍了在南京地铁4号线某区间应用跨孔地震cT技术进行现场数据采集的方法，并运用Matlab语言编制程序，通过最小二乘法对大型线性稀疏矩阵方程进行求解，由生成的三维网格数据绘制波速等值线图，从而实现了孔间介质波速层析成像的功能。根据成像图中低速带范围及波形分析确定了溶洞位置和充填情况，经checkerboard测试，并

2、与钻探资料和地质雷达影像对比分析，结果表明跨孔地震cT技术用于地下岩溶探测时可靠性高，能够实现对孔问岩溶发育状况的超前预报。关键词：跨孔地震CT；岩溶探测；物探解译岩溶是威胁地下工程施工安全的一大隐患。在等硬件性能的影响，也受反演软件的影响(裴正林南京地铁4号线工程勘探中发现，部分灰岩分布地等，2002)。目前针对石油物探的反演软件已得到段有大规模岩溶发育，洞径小则几十厘米，大至4～广泛应用，以走时反演为例，其核心算法从分辨率极5m，岩溶类型为覆盖型(曾玉等，2011)，覆盖层为第低的反投影技术(BFF)，过渡到以联合迭代重建技四系沉积

3、物。为避免施工过程中发生坍塌、涌水等术(SIRT)和正交分解(LSQR)为代表的迭代法(杨工程事故，必须采取有效的手段查明岩溶的具体位文采等，1993；杨文采，1997；罗炬等，2011)，到90年置和规模。传统钻探方法成本高，钻孔间距和数量代初又提出了高分辨率级联法(杜剑渊等，1991；杨受到较大限制，因此单凭钻探资料并不能对测区地文采等，1993)。不足的是，这些方法或针对大型反质异常体的分布情况做出整体判断(李世民，演而设计(如迭代法)，或需要较高的计算成本(如2004)。若采用地面物探方法，如垂直地震剖面级联法)，若盲目应用于规

4、模不大的工程浅层勘探(VSP)法和高频电磁波法，上覆土层可大量吸收弹很可能事倍功半。因此，本文基于广义最小二乘法性波和电磁波能量，探测深度达不到要求；直流电法反演的思想(杨文采，1997)，在Matlab中编程反演因受到表面高阻层(水泥或沥青路面)屏蔽传导电计算介质波速，并将反演结果在二维剖面内成像。流的影响，探测效果也不理想(陈易玖，1999)。相根据波速图中相对低速区的范围，对测区岩溶发育比较而言，跨孑L地震CT技术在基岩中激发弹性纵位置和大小作出判断。波，探测深度不受影响，勘探准确性也得到了保证；1现场跨孔地震CT试验此外，该技术

5、可对孔间岩土体进行逐层扫描，并对目标探测区内介质的波速成像，使得孔间异常体能在1．1场地工程地质与水文地质条件图中直观地表现出来(李世民，2004)，因此地震CT南京地铁4号线一期工程桦墅站一仙林东站区技术用于探测孔问岩溶分布不失为一种较理想的方间(矿山及明挖段)在钻探过程中发现规模较大的法。溶洞，溶洞为充填或半充填，充填物主要为粉质粘土对跨孔地震CT技术来说，成像分辨率是制约和碎石土。钻孔深度范围内揭示的地层为上土下岩解释精度的重要因素。它既受激发频率、观测系统结构：上覆土层以杂填土、粉质粘土为主，厚度从注：本文为江苏省科技厅项目(编

6、号BE2011772)和教育部高等学校科技创新工程重大项目培育资金项目(编号708043)的成果。0收稿日期：2013-03．30；改回日期：2013-08-01；责任编辑：章雨旭。作者简介：段成龙，男，1989年生。硕士研究生。主要从事工程物探与城市环境岩土工程方面的研究。Email：duanchenglong1989@163corn。通讯作者：阎长虹，电话：025—89685746；Email：yanchh@nju．edu．cnl248地质论评2013应用．探矿工程(岩土钻掘工程)，9：63～65．章建宏，王正军．2005．24位遥

7、测地震勘探仪器前放增益的选择．陆基孟，钟国森，陆邦干．1991．地震勘探原理及资料解释．北京：石油仪器，19(3)：83～84．石油工业出版社，5758．张平松，李永盛，杨华忠．2012．硬岩深孔爆破破坏范围地震波CT罗炬，李志海，王海涛．2011．地震层析成像研究方法综述．内陆地测试．工程勘察，5：30～33．震，25(4)：311—320．FowlerCMR．1990．TheSolidEarth：AnIntroductionGlobal潘树林，高磊，周熙襄，钟本善．2006．基于单道边界检测和样条插Geophysics．Cambri

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