工程地质勘探中的物探方法和仪器.pdf

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1、工程地质勘探中的物探方法和仪器工程地质勘探中要探明和解决各种各样的复杂地质问题。目前有多种物探手段在工程地质勘探中得到应用。下面仅介绍几种常用的、有效的物探方法和仪器设备及其应用实例。一、地震法1.原理地震法是众所周知的物探方法，在工程地质勘探中得到广泛应用。反射地震法、折射地震法、面波法和地震CT都是工程物探中使用的方法，原理众所周知。2.仪器设备国内外有很多厂家生产地震仪，现仅就德国DMT公司最新推向市场的SummitⅡ组合型工程地震仪简介如下：SummitⅡ组合型工程地震仪的主要技术指标：1/48，1/3

2、2，1/16，1/8，采样率：畸变：≤0.0008%1/4，1/2，1，1，4，8ms0.5K，1.0K，1.5K，……，…，120K动态模式…，40K动态模式，包括道记录长度：共模抑制：≥100dB叠加…，60K可控震源模式…，30K可控震源模式，包括叠加分辨率：24位增益精度：1%（所有道之间）最大输入信号：2.0VRMS，5.6Vpp时间精度：5ppm（所有道之间）输入阻抗20千欧姆瞬时动态范≥120dB（差分方式）：围：1—电池电压—正弦波—等效输入噪声—脉冲—畸变—仪器噪声内置测试功能：系统检测：—瞬

3、时动态范围—检波器节跃—共模抑制比—扫描信号传输—道间串音—自相关—时间精度—阻抗RU：<0.2UvRMS@2ms—自然频率等效输入噪声：检波器检测：40dB前置增益—噪声—阻尼道间串音抑制：≥112dB道间工作温度：-30℃—+80℃SummitⅡ组合型工程地震仪有两种类型：A型：通过轻便的双芯电缆把数字化后的地震数据传输给笔记本电脑担当的主机。传输速率为1Mbit/s，压缩后为2Mbit/sB型：●通过内置的USB接口把数字化后的地震数据传输给笔记本电脑担当的主机，传输速率高达60Mbit/s●可以连续记录

4、地震数据，并对记录的数据实时存储，因此可以用来连续监视地震活动和各种振动事件●可以人工触发，也可以自动触发。在自动触发模式下可以预先设置触发门槛组合型多用途SummitⅡ地震仪可用于反射波，折射法，井间CT，井中VSP，水域勘探，面波勘探以及连续监测地震活动和各种振动事件。SummitⅡ组合型工程地震仪的主要特点：●分辨率高，采样率高，非常适合精细的工程地质勘探●非常轻便，重量仅5.5kg，尺寸：25×20×15cm，笔记本电脑担当主机●金属外壳，抗干扰能力强●用途广泛，标准型为24道3.应用实例下面给出Sum

5、mitⅡ组合型工程地震仪的应用实例。1）地基探测（反射法）图1和图2是地基探测实例。由于是湖相沉积，层理清晰，因此对地基的内部结构、变形特点和软硬层分布都探测的十分清楚。2图1地基探测图2地基探测2）基底探测（横波反射法）图3是对抚顺市一建筑工程的基底埋深和结构的探测剖面。由于市内交通干扰严重，所以采用横波方法。可见强反射层的基底在地震反射剖面左侧发生了错断。3图3基底结构探测3）活断层探测（反射法）图4是对北京市某处活断层的探测结果。可见在桩号105处有一断层，其上断点很浅，可能是一活断层。剖面左侧的两处双曲

6、线型反射曲线是地下管线的反应。图4北京市某处活断层探测地震剖面4）隧道选址（反射法）图5是对穿越阿尔卑斯山的隧道选址，从下图的地震反射剖面可见，在剖面中部断层密集（红线），隧道的最佳位置如绿线所示。4图5穿越阿尔卑斯山的隧道选址5）土石坝病害探测（反射法）图6是对山东滕州岩马水库渗漏位置的探测结果。为了精确地确定渗漏位置，道间距为1m，锤击做震源。从图6可见，在剖面左侧出现相位缺失，该处正是水库的渗漏位置。剖面右侧的相位扭曲并未出现渗漏，它是施工造成的。图6山东腾州岩马水库的探测剖面56）混凝土病害探测（地震C

7、T法）图7是用地震CT法对小丰满水库混凝土大坝内部病害的探测结果。小丰满水库大坝年代久远，部分混凝土已老化，波速变低。探测结果表明，波速值低于3.00千米/秒的兰色区域，混凝土已出现老化，需要修补。图7小丰满混凝土大坝内部病害诊断剖面7）面波法探测地下不均匀体瑞雷面波是频散波，其相速度VR随频率变化。同一频率的相速度VR在水平方向上的变化反映了地下介质的横向不均匀性，不同频率VR的变化反映了地下介质沿深度的变化。瑞雷面波能量强，衰减慢，对地下不均匀体反应敏感。如果有地下不均匀体存在，瑞雷面波的时距曲线产生畸变（

8、图8）图86(1）溶洞检测(面波法)图9是对德国Wuppertal地下灰岩溶洞的探测和钻孔验证结果。面波法确定的溶洞位置（红圈）与钻孔验证的结果（三角形▽）很一致，但若在同一垂直位置上有上、下两个溶洞存在，面波法只能确定出上部溶洞的位置，而无法区分出下部溶洞的存在。图9德国Wuppertal地下灰岩溶洞的探测和钻孔验证结果(2）对护坡堤防质量的探测(面波法)图10、图11，是河海大学用