大直径桩桩位岩溶管波探测技术研究.pdf

《大直径桩桩位岩溶管波探测技术研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大直径桩桩位岩溶管波探测技术研究.pdf（59页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、i ：，f 大直径桩桩位岩溶管波探测技术研究 摘要 山东省是一个岩溶地质灾害发育的省份，地下溶( 土) 洞、软弱夹层等不良地质体的存 在对桩基的稳定和安全构成了威胁。本文通过对管波传播机制的研究，深入探讨了管波的产 生机制、管波的反射规律、管波的质点位移、振幅、频率和能量衰磺待征。对管凌传播数值 模拟进行了分析和介绍指出了不同灾害体存在时的管波探测剖面图像特征为管波探坝嘴 果分析与解释提供了科学的理论依据。开展桩位岩溶探测实验研究，通过对济南全运村供水 管井管波探测进行了工程技术应用。 在桩位岩溶探测中，管波探涣4 法可以有效地查明孔底岩溶、溶蚀、软弱夹层发育情况和 持力层的完整性并具有快速、

2、准确的特点。根据探捌成果可在施工过程中提前采取相关措 施，可及时避免塌孔、地面塌陷、桩机倒塌等的发生完全杜绝桩基半边嵌岩、桩位持力层 存在溶洞等安全隐患，确保勘察质量。根据工程地质条件和工程要求，可通过改变震源的发 射频率提高其探测分辨能力和探测范围。所获得的探测剖面申异常体的反射特征直观、清楚， 数据处理和资料解释简便。 关键词：管波；管波探测：岩溶；弹| 生波数值模拟 R e s e a r c ho f T u b eW a v eP r o s p e c t i n gK a r s tD e v e l o p m e n t u n d e r L a r g eD i a m

3、e t e rp i l e A b s t r a c t K a r s tg e o l o g i c a lh a z a r d s d e v e l o p sw e l li nS h a nD o n gP r o v i n c e ，s u c h a s u n d e r g r o u n dk a r s tc a v i t y , s o f tr o c ks t r a t aa n du n f a v o r a b l eg e o l o g y , t h ee x i s t e n c e o f t h e s em a k e sat

4、h r e a tt op i l ef o u n d a t i o n s s t a b i l i t ya n ds a f e t y B yr e s e a r c h i n gt h em e c h a n i s mo ft u b ew a v es p r e a d i n g , t h i sp a p e rd i s c u s s e d g e n e r a t i o nm e c h a n i s m ，r e f l e c t i o np r o p a g a t i o nr u l e ，p a r t i c l ed i s

5、p l a c e m e n t ， a m p l i t u d e ，f r e q u e n c y , e n e r g ya t t e n u a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f t u b ew a v eT h r o t l 曲 i n t r o d u d n ga n da n a l y z i n gn u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft u b ew a v ep r o p a g a t i o n ，t h e p a p e rp o i n to u tt

6、h ec h a r a c t e r i s t i c so ft u b ew a v ep r o b i n gp r o f i l e sw h e nd i f f e r e n t g e o h a z a r d se x i s t s ，m a k e ss c i e n t i f i ct h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt u b ew a v ep r o b i n g r e s u l ta n a l y s i sa n di n t e r p r e l a t i o nK a r s

7、 tp r o b ee x p e r i m e n ti np i l ep o s i t i o nw a s i m p l e m e t u e d a p p l i e db yt u b eW B V ep r o b i n gt u b ew e l lo fw a t e rf e e di n J i n a n N a t i o n a lG a m e sV i l l a g e I n p i l ep o s i t i o n k a r s t p r o b i n g ，t u b ew a v ep r o s p e c t i n g c

8、 a l lf i n do u tk a r s t ， e r o s i o n ，d e v e l o p m e n to fs o f ir o c ks t r a t aa n d i n t e 鲥t yo fs u p p o r t i n gc o u r s eu n d e r t h ed r i l le f f e c t i v e l y , r a p i da n dp r e c i s e l yA c c o r d i n gt h ep r o s p e c t i n gr e s u l tw ec a n t a k em e a

9、s u F e st o a v o i d i n g d r i l l c o l l a p s e ，s u r f a c ec o l l a p s e a n dp i l ee n g i n e c o l l a p s e ，p u ta ne n dt op o t e n t i a ls a f e t yh a z a r ds u c h 船s e m ir o c ke m b e d d i n g ，k a r s t i ns u p p o r t i n ge o L w s e ，t og u a r a n t e ei n v e s t

10、i g a t i o nq u a l i t yA c c o r d i n gt og e o l o g i c a l c o n d i t i o na n dr e q u i r e m e n t ，d e t e c t a b i l i t ya n dr a n g ec a nb ei m p r o v e db yc h a n 垂n g t r a n s m i s s i o nf r e q u e n c yo fh y p o c e n t u r T h er e f l e c t i o nc h a r a e t e r so fa

11、b n o r m a l b o d i e si np r o b i n gp r o f i l ea r ev i s u a la n dc l e a r , d a t ap r o c e s s i n ga n dd a t a i n t e r p r e t a t i o ns i m p l ea n dc o n v e n i e n t K e y w o r d ：T u b eW a v e ；T u b eW a v eP r o s p e c t i n g ；K a r s t ；E l a s t i c W a v e N u m e r

12、i c a lS i m u l a t i o n f 1 盔亘丝堡篓些童塑篁墼堡型羹查堡塑 1 绪论 1I 研究背景 目录 12 研究目的 121 提高管波传播规律的认识 122 改进资料解释的准确性 13 研究意义 1 4 大直径桩岩溶探测技术的研究现状 1 4 1 国内研究现状 l42 国外研究现状 143 岩溶探测常见地球物理方法 144 管波岩溶探测技术 15 本文的研究内容与技术路线 15 1 研究内容 15 2 技术路线 2 管波的基本理论 2 l 管波的数学描述 2 2 管波的频率特征 23 管波传播的物理特点 2 4 管波的反射和透射 3 管波传播数值模拟 3 1 基本方程

13、 3 1 1 弹性波波动方程 312 交错网格空间任意偶数阶( 2 N 阶) 差分计算 3 13 稳定性条件 3 14 吸收边界条件 32 管波传播特征模拟 4 桩位岩溶管波探测实验研究 4 l 管波探测法 4 l1 工作装置 4 12 仪器设备 4 13 野外工作方法 4 14 数据的处理与解释方法 大直径桩桩位岩溶管渡探剥技术研究 415 不同岩土层管波探测剖面图像特征 4 2 多道管波探测法 5 管波探测数据处理 5 1 频谱分析与滤波 5 1 1 频率域滤波原理 5 12 带通滤波 5 2 多道管波数据处理 5 2 l 数据预处理 522X T 域处理 523F K 域处理 52 4

14、管波速度的确定 5 25 作频散曲线，进行深度解释( 域处理) 6 岩溶检测技术应用济南全运村供水井管波探测 7 结论与展望 7 1 结论 72 建议 =二一二=|i 二 i 4 4 查亘丝堡壁堡堂堡要堡塑型量查丛堑 1 绪论 大直径桩桩位岩溶管波探测技术研究 11 研究背景 山东省是一个岩溶地质灾害广泛分布的省份。许多工程建设项目( 如高等级高速 公路、基础建筑设施等) 位于岩溶分布区，这类工程建设在具有岩溶发育特征的石灰 岩地形上，在对地面构筑物进行支撑选择的过程中往往选用大直径嵌岩桩。一般情况 下，较为详细的岩土工程可查可以揭露发现该类场地一般下伏有溶( 土) 洞、软弱夹层 等不良地质体

15、，如果基础位置选择不当将会对桥基、建筑物安全构成潜在的危害。 根据岩土工程勘察规范( G B5 0 0 2 1 2 0 0 1 ( 2 0 0 9 年版) ) ，桥梁等桩基采用大 直径嵌岩桩在施工阶段应进行专门的桩基勘察。以确定桩基相应位置下地质灾害体的 发育状况。在勘察时，探测的方法一般采用超前钻探，也就是一桩一孔，这种探测方 法的勘察钻孔具有比较小的孔径。从平面分布上讲，孔旁岩溶非常容易被遗漏，并且 对于其空间分布难以以点代面来探明很有可能造成实际施工过程中出现桩基半边嵌 岩等不利情况。如果勘探方法选择一桩多孔，无论是在成本，还是在工期层面上，所 需的成本都是十分高昂的，并且即便如此，也很

16、难清楚掌握岩溶在整个桩位上的具体 发育情况，不利情况严重的话可能造成桥粱的失稳破坏。 为更好的解决这一勘探难题。山东省交通科技项目立项开展此方面的研究，旨在 形成一套可全面、快速、无损、简便地实现对桩位不良地质体的探测技术，解决我省 重点工程大型桥位桥基岩溶勘探难题，丰富勘察技术手段，保证桥梁建设的安全。 作为山东省交通厅科技项目( 项目编号：2 0 0 6 Y 0 1 7 ，目前已进入结题阶段) “大 直径桥桩桩位隐伏岩溶发育探测技术研究”的重要组成部分，本文通过对太直径桩桩 位岩溶管波探测技术的进行探讨来阐述管波探测技术在岩溶发育区大直径桩桩基的 应用。 12 研究目的 1 提高管波传播规

17、律的认识。 2 改进资料解释的准确性。 大直径桩桩位岩溶管波搽测拉术研究 13 研究意义 管波在最初的弹性波探测中是作为应摒弃的干扰波存在的，自从管波探测方法在 岩溶探测中得到应用后，多数是仅仅围绕其工程应用的探测实例进行了分析，但在理 论研究方面缺乏对认识管波传播规律的分析总结和概括。本文通过对管波的基本理 论和传播规律进行详细的分析和阐述，对认识管波特性，提高对管波传播规律的认识 具有重要意义。 作为单纯的应用，管波岩溶探测也很少见文献有与其他岩溶探测方法进行对比分 析和研究。多数工程实际也表明其在岩溶探测方面效果良好，管波探测在岩溶探测中 具备优越性：相对于孔底探地雷达等探测方法，管波探

18、铡法依据管波本身特性的优势， 在岩溶探测中应用局限性小，并且异常特征明显、直观，数据处理和资料解译简便， 可以快速探明桩位及桩周范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况并且 可以改变震源发射频率来改变探测范围，是一种岩溶探测值得推广的应用方法。 1 4 大直径桩岩溶探测技术的研究现状 岩溶地质灾害属隐蔽性地质体，其调查工作是岩土工程勘察的内容之一。近年来， 在确定岩溶宏观展布规律方面，除钻探方式外地球物理方法也取得了广泛应用“1 。根 据桩位岩溶勘察的特殊性，常规的地面物探方法存在工作量大、分辨能力低等缺陷， 因而需要改进探铡方法或者研究新的探测手段，目前一般采用的方法包括跨 L 盯法

19、和探地雷达法。跨孔c T 法的主要优点可以描述为高精度，准定位，广测试。尽管如 此，也存在一定的缺陷性，比如较长的耗时，可能产生局部盲区，耗费的费用比较高 等等。相对而言，探地雷达的方法应用广泛，特别在对浅部地层中的岩溶分布状况的 调查中已经取得了良好的效果舯。如果勘探深度增大，地面雷达探测方式的探测能 力会迅速降低。在这种情况下借助于超前钻孔，孔中地质雷达和孔底地质雷达的方法 得到应用。但孔中地质雷达法受解译经验的影响较大，容易出现假异常无法解释。孔 底地质雷达的应用范围主要为较浅的大直径人工挖孔嵌岩桩，但是在实际应用中，往 往由于桩基开挖面较窄、并且需要等待人工挖孔结束后才能展开测试等种种

20、限制，有 着诸多不便，并且不适用于深度的桩基岩溶勘察。基于超导钻孔，研究桩基范围内地 下岩溶的分布成为该问题研究的重点。 141 国内研究现状 按照建筑桩基技术规范( J G J9 42 0 0 8 ) 桩径d 大于等于8 0 0 r 舯的桩为大直径 大直桩桩位# 镕管艘探技术研究 桩。大直径桩单桩承载力高，多用于重型建筑物、构筑物、港口码头、公路铁路桥涵 等工程。大直径桩设计荷载一般比较大，其极限承载力特征值的确定一般以位移控制。 在公路铁路的桥涵设计中，端承嵌岩桩中很多桩型均为大直径桩。在岩溶地区- 由于 岩溶发育及其分布的不确定性，传统的做法是加密勘察点位，进行钻探来控制，但耗 时较长，

21、成本高，并且不一定能完全探明岩溶的发育程度和范围，具有一定的局限 性。各种地球物理方法勘探技术对岩溶发育及探测目前逐步应用广泛，取得了长足的 进步和发展。地球物理方法作为一种无损检测技术，应用于岩溶探测中优势较为明显， 并且可以结合勘探来进行验证，效果显著。其中高密度电阻率法、探地雷达( G P R ) 、 跨孔c T 成像法、浅层地震法等应用较为广泛，同时各种物探方法的综合应用在桩基 岩溶探测中也取得了较好的成效。 l42 国外研究现状 国外的岩溶与工程问题研究主要集中在隐伏岩溶的探测与勘探等方面。隐伏岩溶 是岩溶病害发育的基础条件，并且其探测结果往往具有具有高度不均一性，一直被认 为是极具

22、挑战性的问题。国外由于在科研投入较大和设备较为先进等优势，曾经采用 过各种地球物理方法应用于隐伏岩溶的探测上，较为常见的一般是高密度电法、地质 雷达、浅层地震、以及声波电磁波孔间透视、C T 层析法等。随着科技水平的提高，计 算机的应用日益深入和广泛，各种新型物探仪器也相继推出，例如，美国Z o n g e 公司 目前已经推出第五代G D P 一3 2 I I 多功能电测系统，该系统功能强大，几乎具备了全部 电磁法检测功能，国外的物探设备在公路工程检测、石油勘探、地矿勘察和找矿、工 程物探、环境调查和监测等领域已经得到了广泛的应用t 也取得了较好的效果- 同时， 在岩溶探测技术上国外一直较为重

23、视制定技术指南，为非工程技术人员对各种方法的 鉴别和选择提供良好的依据和参考。如：1 9 9 9 年，美国测量材质协会颁布了地面地 球物理方法选择标准指南( D 6 4 2 9 - - 9 9 ) 。该指南列出了各种应用地球物理方法，并进 行了针对各种场地条件下进行了投资评级，通过考虑场地的具体条件和项目目标来进 行专业选择对于隐伏岩溶探测，该指南推荐了三种首选地球物理方法：频率域电磁感 应法、探地雷达、重力法：针对不同情况作为各选提供了两种次选方法：浅层地震折 射波法和直流电阻率法。在英国，1 9 9 9 年，英国标准局颁布实施地面调查标准，明确 最有效的探测岩溶区方法，主要舍括如下几种：跨

24、孔地震、微重力、电阻率或电导剖 面法、以及探底雷达。以上各种方法在1 9 8 3 年以前，除了探地雷达外其他的方 法已经被建议采用。 丈直径桩桩位岩溶瞥踱探测技术研究 2 0 0 4 年，美国T e c h n o s 地质与地球物理咨询公司出版书籍一地面地球物理方 法，对十四种地球物理探测方法进行了系统分析，在岩溶探测方面，该书指出地震 面波、探地雷达以及微重力是需要首要考虑和选择的方法，根据实际情况，还可以选 用频率域电磁法、地震反射波法、天然电场、地震折射波以及电阻率成像等方式。 从以上各种国外机构的总结来看，浅层地震面波、探地雷达以及微重力法是认可 度较高的岩溶探测方法。 目前，对比国

25、内外岩溶探测技术，国内使用的仪器多数进口于国外，国产的物探 设备多为仿制，缺乏创新：国内一般注重进行规范的编制，缺乏对不同环境和场地条 件选择的比选，未进行甄别：国内外在评价和处置方法上基本是一致的；国外一般以 工程实例和处置实例为基础开展的工作，国内的应用性相对较少，多为试验和研究工 作。有一定的应用局限性“。 1 43 岩溶探测常见地球物理方法 目前对于岩溶探测除了常规钻孔外主要为各种地球物理方法，根据研究对象的不 同，勘探地球物理手段中既有微观方法( 如孔内c T 法、管波探测法等) 也有宏观方 法( 如高密度电阻率法等) ，这些方法各有利弊及其适用条件，现对目前一些主要方 法分述如下：

26、 1 探地雷达 探地雷达( G 唧n dP m e 咖n E 州虬简称6 P R ) 又称地质雷达，透地雷达，是用频率介 于1 0 L 1 0 。H z 的无线电波来确定地下介质分布的一种方法。 探地雷达借助于发射天线进行电磁波的对应发射，在与不同地质体或者分离面相 遇时，电磁波会出现反射，在反射过程中，接收天线会接收到电磁波，经由探底雷达 主机做出对应的记录，同时进行处理，在此基础上形成探地雷达电磁剖面。根据电磁 在不同介质中传播时的路径、电磁场强度以及几何形体的变化等特征，对电磁剖面进 行分析与具体的处理，进而确定地质体制具体的结构特征、空间位置、介质面的具体 情况等等。 一般来讲，电磁波

27、遵循斯奈尔定律进行反射和透射。在进行探测时，在一定距离 范围内，发射天线与探底雷达接收之间比较近，电磁波入射面一般和电磁场相垂直， 可以近似的考虑为法向入射。电磁波的反射波主要与探测介质的衰减系数和探测界面 的反射系数有关，及探测周围介质和探测体的介电常数和电导率岩石介质大多为非 太直径桩桩位岩溶管被探测技术研究 导电、非磁性的类型，电流主要为位移的，多符合酬e ( ( 1 在这样的情况下对于 衰减系数1 3 ，其近似等于： ，= ；偿 也就是说目和电导率o 、磁导率p 之平方根之间为正比例的关系，和介电常数e 之具体的平方根之间为反比例的关系。 对于界面而言，其反射系数太小是： R ：刍!

28、! 里二互! ! 竺 z ，c o 啦+ z e o s S , ( 卜2 ) z 表示波阻抗，对应的表达式可以写作： z = 据 厢 1 3 ) 综上所述，介质里面电磁波之波阻抗z 值受地层介质的具体特性参数以及对应的 电磁波频率大小等参数的限制。 基于此，可以得出，电磁波如果其频率比较高对应的波阻抗也就比较大。 常用的探地雷达电磁波在频率层面上介于2 5 到1 0 0 0 兆赫之间，通常情况下，o ( 其频率响应如陶5 - 2 所示 这样通过在频率域中对窗函数进行镶边，便可得到一个较好的带通滤波器r 而且 在频率域中计算也比较方便。 旧5 - 2 镶边后的甜j 匮滤波颧牛响雁 52 多道管

29、波数据处理 多逆管波数掘处理通常需要以F 儿个步骤： 521 数抓预处理 由J 二瞬态法勘探中波场的复杂性即除了有效的小同频率成分的管波外，还包含 规则F 扰( 知直达波、折射浊和浅层反射波等) 和币规则十扰。凶此前1 q 波场预处 理是非常必耍的。它将直接影响到解释的精度，常采用的方法丰耍有初罕波切睬， 维和二维滤波等。 522xT 域处艘 在软件研制过程中，对管波的分离( 即xT 域处理) 这一助能的宴现采用了芏幢 的方式。c 叮扯绘制的图像l 一选定管波窗lI ，从向达1 4 提取瑞雷波之| 二1 的。其巾左右两 条线代表述度界限，j 斜琦置的倒数即为该赢线所代表的速度值一、矿，上F I

30、 L 呵祭线代 捉参加i I 算的j | 立道边蚪。 寰曩_ ，。一 523 卜K 域处理 F - K 变换是将选定的管波数掘进行二维F F T 变换，变换到频率波数域。并以彩色 方式显示在窗口中。然后可在陵窗口中拾取频敞点( 如图j 一4 ) 。 I 目：5 - 4 搠敞曲线 j24 符波速度的确定 瞬态激振所产牛的管波【d 求波形是时叫域信号，包含了多个啦频瑞雷波。如粜 能够分离j l 各个单频波，分g 怵j 萁相应的两个捡波, 器f n J 的时差，即可算出箭波波速。 事实上，在时域内是4 ：可能的，必须通过频域分析并H j 相位差法计算波速。 在窗口- 1 1 选定尸一K ，山稗序计算

31、输八记录的离敬频谱、功率谱及互功率谱的相 位谱计掉相干函数值，在备个频段内选择相干函数值。在各个频段内选择相干函数 犬f 某一频率的相位谱数据以此计算相位差和计算波速。 5 25 作频敝曲线，进行深度解释( H V 域处理) 在，一域搜索确定基阶管波的频潜峰秆，拾取频散数掘，、r 四边行的光标指 出搜索的F 一矿( 频率一速度) M 域。通过利J H 频：棼一速度曲线计算频散曲线( 波K 一 速度曲线) ，井以此换算成深度一速度l i b 线，在此基础I ：完成对频敞曲线的搦 鹰解释 ( 如脚jj 示意) 。 直释瓣挑位岩蒋哲浊探删技术料R 幽55Hv 域频敞曲线及解释结果示意( 1 ：层、强

32、风化屡，完祭甚岩层波建岛干幽中所q i K 直稃树拼g 撸￥目# 探删技术研n 6 岩溶检测技术应用一济南全运村供水井管波探测 借助济南全运村供水井钻探r 作，泼处勘察揭瑶有扶岩岩溶发行，利川课题研发 的符波探测系统进行了试验，罔6l 为现场试验照片。 l 目6 1 济南全逅利供水，f 管波探测宴验现场j i ( 【片 ( 1 ) 试验设备： R S M S Y 5 智能声波检测仪、发射器、笔记奉i a 脑。 ( 2 ) 采集参数 发射频率：5 0 K I I z 采样点数：2 0 4 8 延迟已录时间：0 测量点距：03 m ( 3 ) 试验过程 通过超深钻探，进行勘察钻孔，钻探深度3 5

33、m ，钻孔孔径1 0 8 哪成孔后保持孔内 充满液体( 泥浆液) ： 将发射器探头与接收探头放入孔的底部，以固定I 可距同步向上提，母提至一个问 口E 距离，激发信号，同时用笔记本电脑i a 录F 数据。 ( 4 ) 数据处理 仅做直流漂移校正处理。 ( 5 ) 资料解释 R A * * 桩* * 搛w 挂术M R 解释结果 覆 芏 1 0 任风化 墨 I 扣 风 化 荻 竹 蒌 匿 深 度 一 j 0 00 3 0f 三兰 1 0 02 0 03 0 0 囊 惟 雾 j j 疆簪 ：；兰 蔫翁蘸 l 三 二 喾蘩、溺麟i 一- 幂 蘖鬻 孽 ；E 二、剃 警t ， lr 2骂I 爆谭鳖 ：二

34、二t 二i器- f ：， ：譬 一 皂苦型裂隙破碎带 嘲6 2 济南全运村供水什管波探洲洲面 幽62 为利川管波处理系统绘制的管波探测剖面。剖中揭示：深度9O m 以J 二A 达 波能垃很弱且I i , J r l l l l 臼上向F 弯曲，为 = 层反映，解释浚层为第四系粒盏层。深度 go m1 14 m 出现了明控的纵波直达波和直达管波且能继较J ：覆地层慢，l 可解释为 破许程度较高的扶岩强J 扎化带。从深度1 14 m 以F Jr c f i ，商达纵波和符波的能量均较 强许有微弱的反射铃波出现，但闶震源激发频率较高，反射管波能量衰减很快。在 直住帆雠他岩溶被探技术m 宽 深度153

35、 m1 62 m ，】8O m 1 86 mM 段，管波能量降低，形成能避的窄白带I 。其 深度范围较小，通常解释为溶蚀裂隙；矗2 j2 m 一2 67 m ，3 18 m 一3 57 mI x ：段，明娃看到 管波能量的缺失。并u r 看到微弱的反射管波，为媳型的溶洞异常图像( 罔t “ 照片为 2 55 5 m 以F 岩芯) ，t 述推断的结沧嬗过在测孔旁侧进行了钻孔资料的验l I J ：省符 合报好。 n ：实酗、大直径桩基岩溶探测t h 类例T - h 述应川。通过钻探小r I 静钻孔对桩璀进 行超深3 叠5 倍桩径进行钻探然后通过进行管波探测，来探明桩底： 至5 倍桩往范 旧内的岩腻

36、情况通过探测米确认勘察钻探术能探明的隐伏崧溶等不良地质情况，确 保持力层的稳定。 太直径桩桩位岩溶管波探澜技术研究 7 结论与展望 71 结论 山东省是一个岩溶地质灾害发育的省份，地下溶( 土) 洞、软弱夹层等 不良地质体的存在对桩基的稳定和安全构成了威胁。本文以此为出发点开展 了桩位岩溶调查技术研究，内容包括： 1 通过对管波传播机制的研究，深入探讨了管波的产生机制、管波的反 射规律、管波的质点位移、振幅、频率和能量衰减特征。 2 对管波传播数值模拟进行了分析和介绍指出了不同灾害体存在时的 管波探测剖面图像特征，为管波探测结果分析与解释提供了科学的理论依据。 3 开展桩位岩溶探测实验研究，开

37、展了工程技术应用。 得出以下几个方面的结论： l 在桩位岩溶探测中，管波探测法可以有效地查明孔底岩溶、溶蚀、软 弱夹层发育情况和持力层的完整性，并具有快速、准确的特点。根据探测成 果可在施工过程中提前采取相关措施 塌等的发生，完全杜绝桩基半边嵌岩 保勘察质量。 可及时避免塌孔、地面塌陷、桩机倒 桩位持力层存在溶洞等安全隐患确 2 管波探测法可快速探明桩位及桩周范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带 的发育和分布情况。根据工程地质条件和工程要求，可通过改变震源的发射 频率提高其探测分辨能力和探测范围。所获得的探测剖面中异常体的反射特 征直观、清楚，数据处理和资料解释简便。 72 建议 通过本课题的研究，

38、取得了许多有益的结论和认识，但目前存在的问题 是：具体工程应用较少，影响了方法的推广应用。管波探测法作为岩溶探测 的一种有效手段，仍然需要大量的工程实践检验验证和实践经验总结。 女i # # 女* 管& 目# $ E 参考文献 【I 】刘金涛，胡晓明高密度电法勘探在岩溶矗找中的应用田地质科技情 报，2 0 0 3 2 2 ( 2 ) ：1 0 0 - 1 0 2 【2 】朱自强，戴亦军高密度电阻率法在高速公路岩溶探测中的应用【刀工程地球物理 学报2 0 0 41 ( 4 ) ：3 0 9 - 3 1 2 【3 】孙党生淳洪涛任晨虹井间地震波c T 技术在水库潘漏勘察中的应用叨劫察科学 技术。2

39、 0 0 0 5 ：5 7 - 5 9 4 J 王法刚。肖国强，吴相超，周黎明陆地声纳法及其在岩溶探测中的应用 月长江科学 院院报, 2 0 0 5 , 2 2 f 1 ) ：5 4 - 5 6 5 】张致付，程志平物探方法在探测岩溶构造中的应用【刀桂林工学院学 报, 2 0 0 3 。2 3 ( 1 ) ：4 I m 【6 】葛双成，邵长云岩溶勘察中的探地雷达技术及应用 J 】地球物理学进展，2 0 0 5 ， 2 0 ( 2 ) ：4 7 6 4 8 I 7 】何卫红综合物探在桥甫水电站岩溶潘漏调查中的应用 月西部探矿工程2 0 0 4 ， 1 I 1 - 3 【8 】末劲，吴燕清，胡运兵

40、，康厚请探地雷达探测晦伏岩溶的可行性与实例分析佣 河南理工大学学报2 0 0 52 4 ( 5 ) ：3 5 5 3 6 0 【9 】张顺东，方成黄圣棕地质雷达在桩底岩溶探测中的应用 J ) 地震地碰观测与研 咒2 0 0 5 , 2 6 ( 4 ) ：1 0 3 1 0 6 1 0 】母进伟，雷明堂粱军林t 石连富岩溶路基病害与处置技术国内外研究现状啊 中国岩溶2 0 0 5 2 4 ( 2 ) ：8 9 9 5 1 1 】赵远由。林贵生探地雷选在隐仕岩溶勘察中的应用【刀矿产与地 质2 0 0 62 0 ( 3 ) ：2 7 9 - 2 8 2 【1 2 】杨树林译，V S P 观测中的管渡

41、研勘探地球物理进展，1 9 8 7 ( 1 ) ：l 1 4 13 】R E 谢里夫，L P 吉尔达特，勘探地震学叫】，北京：石油工业出版社，1 9 9 4 【1 4 】B i o L M A 1 9 5 2 ，P r o p a g a t i o no f e l f i c i nac y l i n d r i c a lb o mc o n t a i n i n ga f l u i d ：J A p p lP h y s i c sV2 3 , p9 9 7 - l 【I5 】C h e n g c H ，T o k s 6 z M NE l a s t i c w a v o

42、p r o p a g a t i o n i na f l u i d - f i l l e d b o m h o l e 姐d s y n t h e t i ca c o u s t i c l o g s 【刀G e o p h y s i c s ，1 9 8 1 ，4 6 ( 7 ) ：1 0 4 2 1 0 5 3 【1 6 K u 出】蛐ALT h e o r e d c a l f a r - f i e l dr a d i a t i o n f r o m l o w - f r e q u e n c yh o r i z o n t a la c o u s t

43、 i c p o i n t f o r c e na v c r l i c a l b o r e h o l e 【- qG e o p h y s i c s ，1 9 8 6 ，5 1 ( 4 ) ：9 3 0 - 9 3 9 f 1 7 8 c h m i t t D P ，B o u c h o n NF u l l a c o u s t i c l o g g i n g ：S y n t h e t i c m i c r o - s e i s m o g r a m s 蛆d f r e q u e n c y w a v e n 岫b c r 皿a l y s i s

44、 【刀G e o p h y s i c s ，1 9 8 5 ，5 0 ( 1 1 ) 1 7 5 6 - 1 7 7 8 18 1B o u c h o n MAn 岫e r i c a ls i m u l a t i o no f f o ea t i ca n de l a s t i c w s v e f i e l d s 时as o o na f l u i d - f i l l e d b o r e h o l ee m b e d d e d i na l a y e r e d m e d i 衄唧G p h y s i e s ，1 9 9 3 ，5 8 ( 4

45、) ： 4 7 5 4 8 l 1 9 D o n g W ，B o u c h o n M ，T o k s 6 z M NB o r e h o l es e i s m i c * s o l l r c er a d i a t i o n i n I a y e r e d i s o l r o p i ca n da n i s o t r o p i n m e d i a ：b o 衄d a 珂e l e m t m o d e l i n g 【J 】G p h y s i c s ，1 9 9 5 ， 6 0 f 3 、：7 3 5 7 4 7 【2 0 】S t e p

46、 h e n R A c 删州a 哪F C h e n g C HF i n i t e t i i f f e r e n e es y n t h e t i ca c o U S t i c f o g s m G e o p h y s i c s ，1 9 8 5 5 0 ( 1 0 ) ：1 5 8 8 - 1 6 0 9 径桩桩位岩镕* # 群月技术研究 2 1 1Y 0 0 n K H ，M 眦h 如G A3 - DF i n i t e - d i f f e r e n c e m o d e l i n g o f a l a s h n w f i v 鼯l n b o

47、 r e h o l ee n v i r o n m e n t s 【J 】G e o p h y s i c s ，1 9 9 2 ，5 7 ( 6 ) ：7 9 3 8 0 4 2 2 1K o s t e k S ，J o h n s o n DL ，R a n d a l l CLT h e i n t e r a c t i o no f t u b e w f i v e s w i t h b o r e h o l e f r a c t u r e s ，p a r t I ：n 衄e r l c a l m o d e l s 】G e o p h y s i c s

48、。1 9 9 8 ，6 3 ( 3 ) ：8 0 0 - 8 0 8 2 3 】C h c n g A C H ，B l a n c hJ ON l 】I n e r i e a l m o d e l i n go f e l a e d e p r o p a g a t i o n i n a n m 删e d h n r e h o l e 四C o m m u n i c a t i o n s i n C o m p u t a t i o n a l P h y s i c s ，2 0 0 8 3 ( I ) ：3 3 5 1 【2 4 】盂庆生樊玉清，张珂张盟高阶有限差分法管

49、波传播数值模拟【J 吉林大学学 报( 地球科学版h2 0 1 1 , 4 1 ( 1 ) ：2 9 2 - 2 9 8 【2 5 】侯世宁，薛海飞，董守华，于鹏E ，智敏地质条件复杂地区瑞霄渡勘探正演模拟 【J 煤田地质与勘探，2 0 1 0 ，3 8 ( 6 ) ：6 7 - 7 0 【2 明侯安宁各向异性弹性波及其波动方程正反演研究 D 长春长春科技大学， 1 9 9 4 H O U A n - n i n gA 咖d yo n 扭i s o t r o p i ee i n s t i c 洲i t ss i m u l a t i o na n d i t s i n v e r s i n n u s i n gw a v ee q u a t i o n t D lC h i c h i ：C h 龃g c h u n