综合测井在武汉地铁八号线工程勘察中的应用

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1、综合测井在武汉地铁八号线工程勘察中的应用综合测井在武汉地铁八号线工程勘察中的应用1引言　　武汉市轨道交通八号线工程规划线路全长约34.2km，起于东西湖区盘龙城，中途穿越长江，止于洪山区野芷湖，沿线穿越不同的地层与地质构造。武汉市位于江汉平原东部边缘隆起带，长江和汉江在城中交汇。水流夹带大量泥沙落淤，形成深厚砂土卵石层的地质特征，在丰富的地表水和地下水作用下，对地铁的设计施工带来一定困难。因而探明各岩土层的波速、电阻率、动力参数变化规律在工程地质勘察中具有突出的地位和价值。　　武汉地铁八号线所穿越的地层较复杂，主要

2、的砂土层有填土层、淤泥层、粘土层、砂层及砂混卵石层和卵石层，下伏基岩主要有砾岩、泥岩和泥质粉砂岩。综合测井的目的是根据实测曲线特征，对地层进行细化分，特别是混层或夹层的确定，并计算岩土层的动力参数，评价岩层的完整性，划分场地的抗震类别。　　2测试方法　　根据工作目的和区内地球物理条件，采用的测试方法有剪切波测井、超声波测井和电阻率测井。　　2.1剪切波测井　　剪切波测井是利用剪切波在岩土层中传播的规律来研究钻孔剖面的一种方法。通过测定剪切波速度，计算等效剪切波速，进而划分工程场地的抗震类别。一般采用单孔测试法，在距

3、孔口1.5m处放置激振板，并在板上面压重物，沿激振板纵轴从两个相反方向水平敲击板端，使其产生剪切波，将三分量检波器固定在孔内不同深度处接收剪切波[2]。现场测试装置详见图1。　　2.2超声波测井　　超声波测井是通过孔中短距离激发并接受超声波，以测定孔壁附近岩体的超声波速度沿孔深方向的变化情况。进行岩层的完整性判定，并结合剪切波测试成果来计算岩土层的动力参数。将专用的一发双收超声换能器置于钻孔中逐点进行测量。原理示意图见图2[1]。井中探测部分由声波发射器T与接收器R1、本文由.L.收集整理R2组成，由T发射的声波脉

4、冲经泥浆传到井壁，由于声波在泥浆中的波速V泥小于井壁岩层的波速V岩，故当声波以临界角方向射向井壁时产生沿井壁滑行的折射波再由井壁经泥浆传到接收器由于V岩>>V泥，此折射波为初至波，由记录装置记录声波信号可从信号中读出折射波旅行时间。令声波到达R1和R2的旅行时间分别为t1和t2，则有：　　2.3电阻率测井　　电阻率测井是一种以研究岩土层电阻率的差异为基础的测井方法。一般采用横向3极视电阻率法，如图3所示[2、3]，M、N为测量电极，中心点为O，电极距MN=0.1m。电极A、B为供电电极，B电极距离孔口6

5、0～80m，可视为无穷远。AO=0.5m，电流场的作用半径约为AO的2倍，即本电极系的探测范围大的是A极为中心，半径约为1m的球体范围，可以大大降低钻孔内泥浆对测量数据的影响。　　3综合测井方法的应用　　3.1武汉地铁八号线测井简述　　武汉地铁八号线上布置了18个测井钻孔，其中盘龙城至永清街段有13个钻孔，主要为砾岩和泥岩区；越江段有3个钻孔，主要为砾岩区；梨园至华侨城段有2个钻孔，主要为泥质粉砂岩区。　　3.2测井成果分析　　1、利用等效剪切波速来划分场地类别[6]　　根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2

6、010），计算各测试孔等效剪切波速，判定场地覆盖层厚度，来划分场地类别。部分钻孔测试成果详见表1。　　2、利用声波波速对各岩层进行完整性评价[5]　　基岩的声波波速与其风化破碎程度有很大关系，可利用岩体波速和岩块波速来计算岩体的完整性系数，进而对岩体进行完整性评价。统计部分钻孔完整性评价的成果，详见表2。　　3、综合两种波速来计算各岩土层的动力参数[5]　　根据弹性介质理论，弹性波速与岩土层的成分、结构、状态、地质年代、埋深等因素有关。可以综合两种波速和天然密度来计算各岩土层的动力参数，如动弹性模量、动剪切模量和动

7、泊松比。统计部分钻孔的各岩土层波速及动力参数，详见表3。　　4、综合三种测试成果来划分岩土层界面　　在钻探过程中，由于钻探工艺、施工方法等原因，容易造成混层，特别是薄夹层容易漏掉，造成对地质情况的错误判断[4]。综合三种测试方法可以确定地质层位的变化，划分岩体风化分带、裂隙破碎带发育情况等。图4是本项目部分钻孔综合测井成果图。　　从成果图可以得出以下结论：　　（1）砂土层与岩层之间在剪切波速值、超声波速值和电阻率值存在较大的变化，由此可以清楚的划分岩土层界面。　　（2）三种曲线总体趋势相似，但电阻率-深度曲线在个别

8、层位与剪切波-深度曲线和声波-深度曲线存在小差异，如：钻孔BQJz-II10-y04三种曲线趋势完全一致、而钻孔BQJz-II10-y28强风化砾岩层与其上部中粗砂层相比，剪切波速平均值、超声波速平均值都大些，但电阻率平均值却相对较小。原因是岩土层的电阻率既与岩土层的成分、结构、埋深等因素有关，与孔隙率和含水率有很大关系。　　4结语　　利用综合测井可以得到一