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1、工程物探的主要方法及其發(fā)展工程物探的主要方法及其發(fā)展胡人炭胡人炭水利部四川水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院二00六年一月 1.碾壓試驗(yàn) 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)是用合同文件規(guī)定的壓實(shí)機(jī)械或施工單位可能取得的壓實(shí)機(jī)械和選定料場(chǎng)的土石料在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不同壓實(shí)參數(shù)的壩料壓實(shí)試驗(yàn)。 壓實(shí)是控制碾壓式土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序。由于土料的離散特性,必須通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定施工參數(shù)與壓實(shí)機(jī)械。 2.碾壓試驗(yàn)?zāi)康哪雺涸囼?yàn)?zāi)康?(1)根據(jù)施工圖紙規(guī)定的碾壓機(jī)械類(lèi)型、重量和激振力,進(jìn)行各種堆石料的鋪料厚度、碾壓遍數(shù)和加水量的比較試驗(yàn); (2)檢測(cè)振動(dòng)碾壓前后填筑體及選定碾壓遍數(shù)的填筑體干密度和顆粒級(jí)配等試驗(yàn); (3)確定經(jīng)濟(jì)合理的施工參數(shù)

2、,如鋪層厚度、碾壓遍數(shù)、加水量等,為施工提供依據(jù); (4)檢驗(yàn)所選用的填筑壓實(shí)機(jī)械的適用性及其性能的可靠性; 2.碾壓試驗(yàn)?zāi)康哪雺涸囼?yàn)?zāi)康?(5)通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn),研究和完善填筑的施工工藝和措施; (6)制定填筑施工的實(shí)施細(xì)則; (7)確定壓實(shí)質(zhì)量控制試驗(yàn)方法,積累試驗(yàn)資料。 3.碾壓試驗(yàn)依據(jù)碾壓試驗(yàn)依據(jù)#初步設(shè)計(jì)報(bào)告;#碾壓試驗(yàn)技術(shù)要求;碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)范(SDJ 21383);碾壓式土石壩施工規(guī)范(DL/T 5129-2001);土工試驗(yàn)規(guī)程(SL237-1999)。 5.壓實(shí)機(jī)械的選擇壓實(shí)機(jī)械的選擇 壓實(shí)機(jī)械可分為下列三類(lèi):(1)靜力碾壓機(jī)械,主要依靠碾的靜力作用來(lái)壓實(shí)。如羊足碾、氣

3、胎碾、平碾、肋型碾、尖齒碾等。(2)夯實(shí)機(jī)械,主要依靠沖擊能量壓實(shí),如夯板、蛙式打夯機(jī)等。(3)振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械,系利用靜力與振動(dòng)力的聯(lián)合作用壓實(shí)。 3.碾壓試驗(yàn)依據(jù)碾壓試驗(yàn)依據(jù)#初步設(shè)計(jì)報(bào)告;#碾壓試驗(yàn)技術(shù)要求;碾壓式土石壩施工技術(shù)規(guī)范(SDJ 21383);碾壓式土石壩施工規(guī)范(DL/T 5129-2001);土工試驗(yàn)規(guī)程(SL237-1999)。 1.碾壓試驗(yàn) 現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)是用合同文件規(guī)定的壓實(shí)機(jī)械或施工單位可能取得的壓實(shí)機(jī)械和選定料場(chǎng)的土石料在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不同壓實(shí)參數(shù)的壩料壓實(shí)試驗(yàn)。 壓實(shí)是控制碾壓式土石壩施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序。由于土料的離散特性,必須通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定施工參數(shù)與壓實(shí)機(jī)械。 2

4、.電法勘探(直流電法)2.1電場(chǎng)AMIU12A(I)B(-I)EVVVEE空氣=j點(diǎn)電流源電場(chǎng) 電法勘探可選用電測(cè)深法、電剖面法、高密度電法、自然電場(chǎng)法、充電法、激發(fā)極化法等。下面主要講解直流電法中的電測(cè)深法、電剖面法、高密度電法三類(lèi)。點(diǎn)電流源的電場(chǎng):某點(diǎn)的電位為:A(I)B(-I)EVVEE 空 氣 =j兩 個(gè) 異 性 點(diǎn) 電 流 源 電 場(chǎng)jEVEBMAMIU112兩個(gè)異性點(diǎn)電流源的電場(chǎng):某點(diǎn)的電位為:AMNB對(duì) 稱(chēng) 四 極 裝 置電 法 儀2.2視電阻率大地電阻率:均勻各向同性半無(wú)限介質(zhì)的電阻率;裝置:用于測(cè)定大地電阻率的布極方式。常用的裝置有:對(duì)稱(chēng)四極裝置、三極裝置、軸向偶極裝置等。三

5、 極 裝 置AMNB電 法 儀偶 極 裝 置ABMN電 法 儀BMAMIUM112N點(diǎn)電位為:BNANIUN112大地電阻率測(cè)定:采用對(duì)稱(chēng)四極裝置,由上面兩個(gè)異性點(diǎn)電流源的電場(chǎng)某點(diǎn)電位公式得: M點(diǎn)電位為:BNBMANAMIUUUNM11112MN兩點(diǎn)電位差為:由上式得大地電阻率公式為:BNBMANAMK11112IUKMN式中 IUKMNs 上式為利用四極裝置測(cè)定均勻各向同性半空間中電阻率的基本公式,K稱(chēng)為裝置系數(shù)。用同樣的方法推導(dǎo)出其它裝置測(cè)定均勻各向同性半空間中電阻率的公式,公式不變,只是K裝置系數(shù)不同而以。 視電阻率上面大地電阻率計(jì)算公式推導(dǎo)做了均勻各向同性半空間假設(shè),實(shí)際上用基本公式

6、計(jì)算出電阻率是地下各種地質(zhì)體電阻率的綜合影響值,故稱(chēng)其為視電阻率。2.3電測(cè)深法對(duì)稱(chēng)四極電測(cè)深裝置A 1MNB 1電法儀A 2A 3A 5A 4B 2B 4B 3B 5 電測(cè)深法可用于分層探測(cè)、局部電性異常體探測(cè)、巖土電性參數(shù)(如接地電阻率)測(cè)試等。分層探測(cè)包括:覆蓋層、地層巖性分層、風(fēng)化分帶等;電性異常體探測(cè)包括:構(gòu)造破碎帶、喀斯特、洞穴、堤防隱患等。 電測(cè)深曲線電測(cè)深法是采用在同一測(cè)點(diǎn)上多次加大供電極距的方式,逐次測(cè)量視電阻率的變化。在模數(shù)為6.25cm的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出的視電阻率與供電極距間關(guān)系曲線稱(chēng)其為電測(cè)深。通過(guò)對(duì)電測(cè)深曲線的定量和定性分析可計(jì)算覆蓋層(地層)厚以及地層性狀。123

7、4567 8 9 1065432100987234567891006543210008975234798100006S( )1(M)2ABK型 電 測(cè) 曲 線A型 電 測(cè) 曲 線H型 電 測(cè) 曲 線Q型 電 測(cè) 曲 線1234567 8 9 1065432100987234567891006543210008975234798100006S( )1(M)2AB1234567 8 9 1065432100987234567891006543210008975234798100006S( )1(M)2AB1234567 8 9 10654321009872345678910065432100089

8、75234798100006S( )1(M)2AB321321321321321111222333三層電測(cè)深曲線 實(shí)例實(shí)例2-12-1: 天全河規(guī)劃階段兩河口壩段電測(cè)曲線及天全河規(guī)劃階段兩河口壩段電測(cè)曲線及VSSVSS定量計(jì)算成果圖定量計(jì)算成果圖天全河規(guī)劃階段典型剖面電測(cè)深法剖面等視電阻率斷面圖01 02 03 04 05 06 07 01 1 2 01 1 4 01 1 6 01 1 8 01 2 0 01 2 2 01 1 2 01 1 4 01 1 6 01 1 8 01 2 0 01 2 2 05 0 01 0 0 01 5 0 03 0 0 0公 路L1 -1L1 -2L1 -3電

9、阻 率(歐姆米)漏 子 山 1 號(hào) 電 測(cè) 深 剖 面 等 電 阻 率 斷 面 圖 電測(cè)深法剖面等視電阻率斷面圖電測(cè)深剖面為橫軸,電極距為縱面繪制的視電阻率等值線圖。該圖定性地反映基巖起伏、構(gòu)造變化以及不同深度電性層沿剖面方向的變化。 0204060801040106010801100112011401040106010801100112011405001000160030004000H2-1H2-2H2-3H2-4H2-5H2-6公 路電 阻 率 ( 歐 姆 米 )兩 河 口 2 號(hào) 剖 面 等 視 電 阻 率 斷 面 圖 0204060801001201000102010401060108

10、011001000102010401060108011005001000150030004000D1-1D1-2D1-3 D1-4D1-5公 路電 阻 率 ( 歐 姆 米 )大 仁 煙 1 號(hào) 剖 面 等 視 電 阻 率 斷 面 圖 0204060801009009209409609809009209409609805001000150030004000G1-1G1-2G1-3G1-4G1-5G1-6公 路電 阻 率 ( 歐 姆 米 )鍋 浪 橋 2 號(hào) 剖 面 等 視 電 阻 率 斷 面 圖 02040608010078080082084086088090078080082084086088

11、01505001000150030004000Z1-1Z1-2Z1-3Z1-4Z1-5Z1-6公 路電 阻 率 ( 歐 姆 米 )腳 基 坪 1 號(hào) 剖 面 等 視 電 阻 率 斷 面 圖 由上圖知:漏子山、兩河口、大仁煙、鍋浪蹺四處S斷面圖相類(lèi)似,基底都呈高阻。而腳基坪處S斷面圖基底為低阻,因基巖為澄江晉寧期第五期之鉀長(zhǎng)花崗巖,應(yīng)為高阻,由此推斷該處下伏基巖風(fēng)化較深或者較為破碎;另外,漏子山處S斷面圖上部有一層視電阻率小于1000,說(shuō)明該處第四系覆蓋層有架現(xiàn)像或者說(shuō)其密實(shí)度較小。2.4電剖面法電剖面法電剖面法可用于探測(cè)具有一定走向的電性異常體,具體包括:構(gòu)造破碎帶、巖性分界線、喀斯特、洞穴等

12、。 電剖面法曲線電剖面法是采用固定供電極距的方式,沿剖面線逐點(diǎn)移動(dòng)測(cè)量裝置并測(cè)量視電阻率的變化。在坐標(biāo)紙上畫(huà)出的視電阻率與剖面線關(guān)系曲線稱(chēng)其為電剖面曲線。通過(guò)對(duì)電剖面曲線的定量和定性分析可確定電性異常體位置及埋深。 sbs(M)點(diǎn)號(hào)102030405060050300100150250200下壩-1聯(lián)合剖面實(shí)測(cè)曲線及解釋圖sas=15-20(M)低阻體下壩2勘探線s1s0實(shí)例實(shí)例2-2:水津關(guān)水電站下壩址埋藏?cái)鄬蛹坝绊懀核蜿P(guān)水電站下壩址埋藏?cái)鄬蛹坝绊憥У淖呦虻碾娮杪事?lián)合剖面法資料整理及解釋帶的走向的電阻率聯(lián)合剖面法資料整理及解釋 sbs(M)點(diǎn)號(hào)10203040506050300100150

13、250200下壩-2聯(lián)合剖面實(shí)測(cè)曲線及解釋圖sa3507080s=20-27(M)低阻體s0s1下壩2勘探線正交點(diǎn)42(M)(M) 2030405060050300100150250200下壩-3聯(lián)合剖面實(shí)測(cè)曲線圖sa正交點(diǎn)下壩2勘探線s=20-25(M)低阻體s0s150(M)(M)sbs(M)點(diǎn)號(hào)10 203040506050300100150250200下壩-4聯(lián)合剖面實(shí)測(cè)曲線及解釋圖sa8070正交點(diǎn)s=15-27(M)低阻體s0s1下壩2勘探線40(M)(M)sbs(M)點(diǎn)號(hào)10 測(cè)線編號(hào)低阻正交點(diǎn)或圍巖s(M)低阻帶s(M)低阻帶寬度(m)備注下壩-1 2025100 下壩-242

14、2025100 下壩-3502025145 下壩-4401525120 下壩四條電阻率聯(lián)合率剖面:下壩-1線出現(xiàn)凹槽狀低阻帶,下壩-24線都有低阻正交點(diǎn)。據(jù)凹槽狀低阻帶或低阻正交點(diǎn)兩側(cè)的sa和sb極小點(diǎn)確定了低阻體的寬度。下壩址電阻率聯(lián)合率剖面測(cè)試解釋成果如下表: 把上面的解釋成果加入到平面圖中,連結(jié)低阻帶,得出低阻帶的走向N60W,寬度120m,圖略。 2.5高密度電法 高密度電法高密度電法具有電測(cè)深和電剖面的雙重特點(diǎn),探測(cè)密度高、信息量大、工作效率高。是基于以上垂向直流測(cè)深與電測(cè)剖面法兩個(gè)基本原理的基礎(chǔ)上,通過(guò)DUK-1高密度電法測(cè)量系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)軟硬件,控制著在同一條多芯電纜上布置連結(jié)的

15、60個(gè)電極,使其自動(dòng)組成多個(gè)垂向測(cè)深點(diǎn)或多個(gè)不同探測(cè)深度的探測(cè)剖面,根據(jù)控制系統(tǒng)中選擇的探測(cè)裝置類(lèi)型,對(duì)電極進(jìn)行相應(yīng)的排列組合,按照測(cè)深點(diǎn)位置的排列順序或探測(cè)剖面的深度順序,逐點(diǎn)或逐層探測(cè),實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)布點(diǎn)、自動(dòng)跑極、自動(dòng)供電、自動(dòng)觀測(cè)、自動(dòng)記錄、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)存儲(chǔ)。通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸軟件把探測(cè)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的探測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)入計(jì)算機(jī)中的CRT圖像處理軟件,經(jīng)多種數(shù)據(jù)處理后可自動(dòng)生成各測(cè)深點(diǎn)及各層的曲線或整體剖面的圖像。 高 密 度 三 極 電 測(cè) 深 裝 置124387651 31 21 11 091 5nKBsss高密度電法測(cè)度采用的裝置類(lèi)同于電測(cè)深法。如下圖為三極測(cè)量裝置。測(cè)試過(guò)程為首先以1、2為測(cè)量電極,供電用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K依次接3、4、5、n,測(cè)

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