管波探测在岩溶地区勘察中的应用.doc

1、1管波探测在岩溶地区勘察中的应用摘要管波探测岩溶是在岩溶地区勘察中应用的一项新技术，该技术在探测桩基范围内比较有效，可供岩溶地区勘察参考，用于指导设计与施工。 关键词 管波探测 岩溶勘察应用 中图分类号：P412 文献标识码：A 1 前言 广西区内岩溶发育，公路桥梁、工业与民用建筑勘察针对岩溶区多采用一桩五孔进行勘察，如此已经可以满足规范要求。可鉴于岩溶发育的差异性，在岩溶发育区，往往查不清钻孔周边一定范围内的岩溶发育情况，给施工带来许多麻烦，有时甚至是灾难性的。因为岩溶地区都是嵌岩桩，桩径较大，如公路一般为 1.52m,特大桥有时甚至达到 2.5m，钻探孔径一般为 0.075m，钻孔反映的是

2、钻孔直径范围内的岩土分层情况，虽然比较直观，但一般不能直接反映钻孔直径以外的地质情况，钻孔直径以外的地质情况主要根据岩芯和工程经验进行判断，很难反映整根桩范围的岩溶情况。因此岩溶地区施工往往纠纷不断，也是施工单位向业主索赔最多的项目。 管波探测法目前是最新的孔中物探方法，能探测到以钻孔中心为圆心，半径为 0.751.2m 的圆柱状空间岩溶发育情况，也就是在灰岩地区，能探测孔中、孔旁溶洞边界或软弱夹层，尤其是钻孔不能揭露的地段，2用于指导桩基设计与施工。 2 探测原理 仪器采用国产 HX-GMM-S50C 型致震源作为管波发射震源，美国Geometrics 公司生产的 StratView R48

3、 浅层地震仪作为采集记录仪器。 利用管波在传播过程中，在存在波阻抗差异的界面处会产生透射和反射原理进行岩溶研究与分析。反射波的振幅按公式进行计算。 A0 为入射波的振幅，R 为界面的反射系数，Z1、Z2 为界面两侧介质的波阻抗。 当岩层中不存在波阻抗差异界面或界面两侧差异不大时，管波扫描剖面只有直达波组，无明显的反射波组；当岩土层中存在明显的波阻抗差异界面时，管波扫描剖面除存在明显的直达波组外还会产生明显的反射波组，即剖面中的倾斜波组。也就是说，在剖面中存在明显的倾斜反射波组的位置，必定存在波阻抗差异界面。对灰岩地区，波阻抗差异界面即为孔中、孔旁溶洞边界或软弱夹层顶底界面。管波探测法的原理就是

4、通过分析反射管波的波幅特征，探测管波阻抗差异界面，通过对界面的解释，推断孔旁溶洞或软弱夹层的发育情况。根据波动理论中的半波长原理，管波探测范围以钻孔中心为圆心，半径为管波波长的 1/2 的圆柱状空间。考察管波探测时间剖面，各钻孔中管波的波长各不相同，但总体上约在 1.52.4m 之间。 3 判别准则 无倾斜反射波组的基岩段为完整基岩段。 存在振幅较大的倾斜反射波组的位置，一般为孔中、孔旁溶洞的边3界或钻孔穿过波阻抗差异较大的软弱夹层。 存在振幅较小的倾斜反射波组的位置，同时直达波速度较大时，一般为钻孔穿过波阻抗差异较小的软弱夹层。 存在振幅较小的倾斜反射波组的位置，同时直达波速度较小时，一般为

5、孔旁岩石裂隙发育。(如下图) 4 判别结果 管波探测法解释结果与钻探揭露的地质柱状剖面图进行对比如下： 物探解释 地质柱状图描述 综合结果 土层 第四系土层、全风化、强风化泥质粉砂岩、泥质灰岩，部分包含规模较小的溶蚀、裂隙发育基岩及土洞、溶洞充填物 第四系土层、全风化、强风化岩 岩溶、裂隙发育基岩及层厚较小的完整基岩 溶洞、裂隙发育的微或弱风化泥质灰岩，见溶蚀现象，漏水 岩溶发育带 基岩，存在溶蚀现象及小的溶洞、裂隙发育，部分包含层厚较小的完整基岩 微或弱风化泥质灰岩，岩质稍软，岩芯多呈饼状、碎块状，少量短柱状，裂隙发育，存在溶蚀现象或半边岩溶 溶蚀裂隙发育带 基岩较完整，岩质较硬，裂隙发育，

6、无大溶洞 微或弱风化泥质灰岩，岩质较硬，节理裂隙发育，岩芯破碎，多呈饼状、碎块状，少量短柱状 节理裂隙发育带 基岩完整，岩质坚硬，无溶洞 微风化泥质灰岩，岩质较硬，岩芯完整，多呈长柱状 完整基岩 4综上所述，两者既有不同点也有诸多相同或相似之处，不同的是钻探资料反映钻孔揭露范围内的岩土分层情况，反映的是钻孔直径范围内的情况，而钻孔一般为 0.075m，虽比较直观，但一般不能直接反映钻孔直径以外的地质情况，钻孔直径以外的地质情况主要根据岩芯和工程经验进行判断。管波探测法的解释结果反映的是以钻孔为中心，直径为波长范围(一般 1.52.4m)内的地质情况，管波的面更广，但管波是以钻孔为基础，管波探测

7、后往往需要钻探验证。两者探测范围虽不同，但大部分结论基本上是一致的，少部分钻孔反映的基岩与管波解释为岩溶发育带表面看似有出入，但查看原始记录往往有漏水现象、岩芯较破碎、见溶蚀现象等，总体上看还是一致的。 5 结束语 (1)管波探测法在岩溶地区用来探测溶洞、裂隙不适为一种行之有效的方法。可以探测桩基范围的岩溶发育情况，完善桩基设计，指导桩基施工。 (2)钻孔揭露的全风化、强风化岩，由于其力学性质指标与第四系地层区别不是很大，三者之间无明显的地球物理差异，管波探测常将三者合并为土层。 (3)管波探测往往将较薄的完整基岩合并到岩溶发育带，而使管波探测结果与钻探在分层上有小差异，部分钻探与管波探测结果

8、存在1040cm 的滞后现象。 (4)管波探测与钻孔相辅相成，钻孔是管波探测的前提和基础。 (5)管波探测建立在一桩一孔钻探基础上，比钻孔探测的范围更宽，5但应有钻孔验证。 （6）桩基勘察采用钻探结合管波测试可以充分发挥管波测试工作方法的高效率、低成本、周期短优势，解决桩基范围内的岩溶发育深度及范围，从而使经费大大降低、提高勘察精度和质量。 参考文献 （1）饶其荣，李学文.用于探测孔旁溶洞的管波探测法M ，地质与勘探，2004（增刊） （2）付辉.电磁波 CT 在水利水电工程岩溶探测中的应用. M ，人民长江，2003.34（11） （3）何鹏祥，赵明华，罗立武，等.岩溶区桥梁桩基施工技术及设计方法研究M ，湖南大学硕士论文，200206 （4）肖雪强.岩溶地区桩基施工几种特殊处理措施. M中国市政工程，2008（8） （5）五学军，姚刚岩溶地区公路桥梁深水桩基础施工技术研究. M重庆大学硕士论文，200311 （6）高哥今.岩溶地基桥梁桩基础设计及施工技术措施. M ，桥梁，2004（12） 作者简介： 温庆珍（1967） ，女，广西贵港市人，广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院主任工程师，高级工程师，主要从事公路、水运勘察设计6工作