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跨孔地动层析成像在近海岩溶勘探中的应用

岩溶隧道勘探难度大，施工危害极高，能否准确地探测岩溶的漫衍特征直接关系到施工的成败。地动波跨孔ＣＴ操作轻盈、区分率高、准确性好，但在海域还没有工程先例。以大连某海域岩溶勘探为例，介绍了地动波跨孔ＣＴ层析成像的原理、事情要领及应用效果，效果批注跨孔地动波ＣＴ 层析成像手艺在海域岩溶勘探中具有较高的精度和可信度。

跨孔层析成像原理与实验装备

地动波跨孔层析成像（C T ) 是一种地下物探要领。该要领优点在于区分率高，对低速异常敏感，主要用于地下细腻结构的探测。

在现实操作中，一样平常接纳一发多收扇形穿透的形式，一个孔内安排高频声源（例如电火花震源）。另一个孔内牢靠住一串检波器（水听器），通过震源向井下移动并在每一处置惩罚想的深度位置逐点引发，释放地动波。

通过对视察到的弹性波种种震相的运动学(走时、射线路径）和动力学（波形、振幅、相位、频率）资料的剖析，进而反演地下介质的结构、速率漫衍及其弹性参数等主要信息，其反演要领的使用条件是地下目的物与周围的岩土体有显着的波速差别。

项目园地与钻孔安排

大连某大直径盾构跨海隧道工程，隧道主要穿过中风化白云岩、中风化板岩及辉绿岩脉，笼罩层主要为黏性土。

跨海段盾构区间全长２８７０ｍ，其中灰岩段长度约１５００ｍ，岩溶征象很是发育，详勘钻孔共展现溶洞１７２个，平均洞高２.３５ｍ，最大洞高１５ｍ，钻孔见洞率高、发育形态重大，基岩顶板埋深转变较大，因而仅用地质钻探的要领已无法详细、准确地查明岩溶的发育和漫衍情形。

凭证沿隧道两侧外边沿３ｍ，孔间距１１ｍ安排钻孔，每４个钻孔为一组测试孔，安排６条测线。钻孔探测深度低于隧道底板以下５ｍ，在此深度规模内遇溶洞时，进入溶洞底板以下５～１０ｍ，即孔深一样平常应低于隧道底板１５～２０ｍ。

海洋情形下的施工与成孔要求

海洋情形下举行地动波ＣＴ测试受滋扰因素多，如潮汐、测试船只锚固、风波等。测试历程中测试船只应稳固，同时应随时监测潮汐涨落，注重套管与船只关系，；ぶ霸奔耙瞧髯氨盖寰。强风波对原始数据收罗有较大滋扰，在强风波情形下应暂停。

现场测试钻探成孔时应只管笔直，测试预计深度一样平常在隧道底板３～５ｍ，钻孔深度应大于预计测试深度，一样平常凌驾５ｍ左右，在此深度遇有溶洞应穿过溶洞，成孔后应包管孔壁的只管平滑，孔底只管清洁，阻止对测试造成滋扰。

在钻孔时接纳钢管护壁，测试前应下ＰＶＣ管，管径比测试探头大，以确保探头好下，同时ＰＶＣ管之间应用胶水粘好，同时用螺丝加固，确保在测试历程中不脱落，ＰＶＣ管材质要好，阻止在震源发射时炸裂，造成探头埋住等事故。

测试效果及剖析

下图为可能塌陷区ＣＴ层析成像及地质诠释图，浅色为低速区，深色为高速区，可见一Ｖ字漏斗型溶蚀沟槽保存，地下工程在施工历程中，上覆笼罩层受下部工程施工扰动，水土极易失稳沿溶蚀沟槽流失，形成地面塌陷，危害施工清静

下图为特大溶洞的地动波ＣＴ层析映像图，该溶洞可能造成盾构失稳、栽头等重大施工事故。

本次岩溶勘探共发明巨细溶洞６８９个，其中４５１个是通过跨孔ＣＴ测试剖析出来的，最大洞高３０ｍ，在后期岩溶注浆处置惩罚及盾构施工历程中，地动波ＣＴ层析成像诠释效果均获得较好的验证。

结论

工程实践批注，在海域岩溶发育地区举行岩溶专项勘探时，海水富含电解质，更有利于电火花探头的瞬间充分放电，接纳跨孔地动波ＣＴ层析成像要领准确而有用。同时需要注重的是，岩溶充填物一样平常为黏性土，其与水的波速差别不大，跨孔地动波ＣＴ层析成像不可识别岩溶充填情形。现实勘探中应接纳地质钻孔与跨孔ＣＴ相团结综合剖析。

跨孔地动层析成像装备推荐

德国Geotomographie出品的IPG跨孔层析成像系统，是现在业内主流的0-400m深度工程跨孔地动层析成像系统。主要由IPG5000震源供能器，SBS42孔中P波震源及BHC5水听器链组成，该系统在400m以浅规模的充水孔内实现跨孔层析成像探测。 

其中，IPG5000脉冲爆发器和SBS42孔中P波震源组成的震源系统，具有1.快速丈量（每分钟最快10次以上）；2.信号稳固性（重复性）；3.清静性好；4.可操作深度较大（400m）等特点。而BHC5水听器链，具有精度高，频带宽，可订制参数，内置合成信号测试等特点，近年来在海内有较好的接受度。

详情请参照官网/

IPG5000脉冲爆发器                                                                     SBS42孔中P波震源                                                        BHC5水听器链