跨孔電阻率CT法在城市工程物探中的作用,職稱論文

跨孔電阻率CT法在城市工程物探中的作用,職稱論文內容摘要：為預估由地下管道破損所引起的地下塌陷區(qū)域，引入了多通道跨孔電阻率CT法，對市區(qū)兩處地下塌空區(qū)進行了檢測應用。實際應用案例表示清楚該方式方法對地下塌空區(qū)的檢測具有較好的辨別效果，在檢測環(huán)境限制眾多的城市工程物探中具有一定的實用性、有效性及高效性。同時該方式方法不僅可應用于塌空區(qū)檢測，可以推廣至防空洞檢測、地下大深管線檢測等的應用場景。本文關鍵詞語：塌空區(qū)；跨孔電阻率CT法；城市工程物探；Abstract:Inordertoestimatethescopeofundergroundcollapsearea,themulti-channelcrossholeresistivityCTmethodisintroducedtodetecttwoundergroundcollapseareasinurbanarea.Thepracticalapplicationcasesshowthatthemethodhasagoodabilitytodetecttheundergroundcollapsearea,andiseffectiveandefficient,especiallyinthoseprojectswithmanyenvironmentalrestrictions.Atthesametime,themethodcannotonlybeappliedtothedetectionofcollapsearea,butalsobeextendedtotheapplicationofshelterdetectionandundergroundpipelinedetection.Keyword:collapsearea;cross-holeresistivityCTmethod;urbanengineeringgeophysicalexploration;現前階段城市雨污水管道服役多年，部分管道已出現破損現象，導致局部滲漏進而導致水土流失構成地下塌空區(qū)。塌空區(qū)會引發(fā)地面沉降，對建設在其上部的構造會造成較大的影響，構成安全隱患。因此需要及時采用相應措施對塌空區(qū)進行加固處理。如對塌空區(qū)的分布范圍有初步了解，則能迅速制定較為經濟合理的處理方案。針對地下塌空區(qū)檢測，現前階段可采用地面高密度電阻率法進行檢測，但在城市工程物探中由于場地限制，高密度電阻率法測線長度受限，進而導致檢測深度達不到預期目的?？缈纂娮杪蔆T法最早是從醫(yī)學引入的，也是具備探測高分辨率地層參數信息的電阻率層析成像技術。該技術與地面高密度電阻率法一樣，均是基于電阻率法的物探方式方法，在地質勘察、超前地質預報和水文地質工程等領域應用較多。李紅立等〔2018〕使用跨孔電阻率CT法先后完成了軌道交通建設中的溶洞探測、花崗巖球狀風化體的探測試驗研究，均獲得了較好的應用效果；高召寧等〔2018〕在煤層底板采動毀壞帶演化經過的監(jiān)測中應用了該技術，探尋求索了該技術在煤礦底板突水預測和防治中的應用。王俊超等〔2020〕采用不同裝置的跨孔電阻率CT法進行探測孤石的物理模型比照試驗研究；李術才等〔2021〕研究二維電阻率跨孔CT法的探測理論，并做了一些改良。在這種情況下，可采用跨孔電阻率CT法于塌空區(qū)四周布設測孔，獲取各測孔間的電阻率數據，通過數據處理和軟件反演得到相應的電阻率CT剖面，進行分析和解釋并判定塌空區(qū)在地下空間的分布情況。本次工作結合城區(qū)兩處工程應用項目，根據工區(qū)的場地條件，選用跨孔電阻率CT法對上述塌空區(qū)進行檢測，獲得的技術成果可為業(yè)主及施工方的后期加固提供技術支撐。本文首先介紹了跨孔電阻率CT法的基本原理和工作流程，通過實際應用準確查明了地下塌空區(qū)的位置和展布情況，并通過后期加固及觀測進行驗證，證明了該方式方法具有良好的應用效果。1工程大概情況為了驗證跨孔電阻率CT法在城市工程物探中的適用性，結合兩處工程應用，開展了跨孔電阻率CT法對地下塌空區(qū)的檢測。工程1位于市區(qū)某下立交通道附近〔后簡稱A區(qū)〕，該通道下方存在一根800雨水管東西向橫穿該通道后在側壁外側附近轉折向南平行于通道敷設，由于建設時間長遠，揣測管道轉折處接頭發(fā)生滲漏引起地表局部沉降。工程2位于某小區(qū)住宅樓西北角附近〔后簡稱B區(qū)〕，該住宅樓西北角下方存在一根廢棄3600雨水管斜穿該樓。據現場踏勘及詢問得知，該住宅樓在以往施工經過中曾有樁基施工造成的雨水管破損，后續(xù)未采取修補措施。據此揣測隨時間推移，該住宅樓西北角處水土從雨水管破損處流失，后因連日陰雨天氣導致流失速度較大，造成該樓西北角出現局部沉降，地表出現塌陷凹坑。兩處檢測工程的場地示意如此圖1所示。圖1兩處工程測區(qū)位置的平面示意圖2工作方式方法由圖1可知，兩處塌空區(qū)周邊場地均較為局限，考慮到探明塌空區(qū)所需的深度范圍，經過對物探方式方法的原理進行比照研究后，確定采用跨孔電阻率CT法進行檢測。本工程采用超高密度直流電法勘探儀來開展跨孔電阻率CT法檢測工作〔李紅立等，2018;胡讓全等，2020;師學明等，2021〕。跨孔電阻率CT法是高密度電阻率法的一種技術改良，其方式方法原理同高密度電阻率法，均以地下介質的電性差異為應用基礎，通過研究與電性有關的人工直流電場分布規(guī)律，到達探測地質構造和尋找礦產資源的地球物理勘探方式方法?？缈纂娮杪蔆T法主要通過將帶有等間距、具有收發(fā)功能的電極的多芯電纜同時布設在相對的兩井〔或鉆孔〕中，多芯電纜分別連接地面儀器，兩井內的電極構成井間電極陣如此圖2所示〔李清松，2005〕。在實際檢測應用中，依次通過單電極供電、其余電極接收的方式，通過孔孔透視對穿的觀測形式，順序完成所有電極的發(fā)射和接收，再經過數據處理和反演后，得到孔間地下電阻率的剖面。最后綜合地下地質資料和現場踏勘情況，對上述反演結果進行解釋，以判定異常區(qū)域的分布范圍。電極距及孔間距根據要求到達的分辨率和所要探測的目的體的規(guī)模和深度靈敏把握。圖2跨孔電阻率CT法的井間電極陣示意圖相比地面高密度電阻率法，跨孔電阻率CT法的探測電極更接近勘探目的體，其采集信息是地電異常體的直接反映。另外，由于是多對電極收發(fā)，相比而言，其采集的數據量特別豐富，可獲取與孔間介質地電構造密切相關的海量有效信息，同時由于電極均位于地下井內，有效避開了地表各類高頻率的電磁干擾，更有利于獲得良好的精細探測效果。3工作布置由于本次工程場地限制，地面高密度電法測線布設的長度受限，使得檢測深度較淺，不知足本次檢測深度要求，因此在前述兩處工地采用跨孔電阻率CT法開展檢測工作。本次檢測于A區(qū)沉降區(qū)布設電阻率CT法測孔4個，呈T字形分布，采集電阻率CT剖面3個，分別為剖面2-1、剖面3-1、剖面1-4;于B區(qū)住宅樓西北角兩側對稱布置測孔4個，呈梯形狀分布，采集電阻率CT剖面2個，分別為剖面1-4、剖面2-3.詳細孔位分布如此圖3所示。圖3兩處工區(qū)的測孔位置平面示意圖4探測結果與分析將采集的數據進行預處理，并采用配套軟件反演后，得到相應的跨孔電阻率CT電阻率剖面。華而不實，A區(qū)剖面2-1、剖面3-1、剖面1-4對應的電阻率CT剖面如此圖4所示。圖4A區(qū)各測孔的跨孔電阻率CT剖面圖如此圖4所示，各電阻率CT剖面中的黑色圈內均為電阻率異常區(qū)域，異常區(qū)域埋深位于8m~10m,且異常反響數值相近，結合雨水管埋深約10m的信息，斷定黑色圈內區(qū)域為塌陷區(qū)域。對于剖面從深度6m往上的相對高阻異常區(qū)，經查看，是由于在檢測工作施行前，施工方對地下6m以上區(qū)域注入水泥漿進行加固后所造成的異常。由于前期的加固工作對于塌空區(qū)的深度認識不夠，致使經過該次加固工作后，該工區(qū)的地表仍然繼續(xù)出現沉降。在經本次檢測確定了空洞的地下分布情況后，施工方加大了加固深度進行再次施工工作。最終地下塌陷區(qū)得到良好修補，經持續(xù)觀測，地表未進一步沉降。B區(qū)剖面1-4、剖面2-3得到的電阻率CT剖面如此圖5所示。如此圖5所示，電阻率剖面1-4和剖面2-3在圈定區(qū)域內存在明顯的電阻率異常，異常區(qū)域均表現為上部較大，下部較小的形狀，所處深度位置一致。結合破損雨水管的深度約6m和地表塌陷部分的尺寸信息，可斷定塌空區(qū)位于黑色圈定區(qū)域內。圖5B區(qū)各測孔的跨孔電阻率CT剖面圖在確定該塌空區(qū)在地下分布的情況后，施工方根據檢測結果對該區(qū)域進行了灌漿填補工作，經持續(xù)觀測，地表未進一步沉降。5結束語通過跨孔電阻率CT法在本工程內兩個區(qū)域塌空區(qū)檢測中的應用，證明該方式方法對地下塌空區(qū)的檢測具有較好的辨別效果，且對場地要求遠遠小于地面高密度電阻率法，在檢測環(huán)境限制眾多的城市工程物探中具有一定的實用性、有效性及高效性。同時該種方式方法不僅限于塌空區(qū)檢測運用，可以推廣應用于防空洞檢測、地下大深管線檢測等多種待測目的與背景區(qū)域存在較大電性差異的情況，因而，該方式方法在城市工程物探中具備較好的應用前景。以下為參考文獻[1]李清松，潘和平，趙衛(wèi)平。井間電阻率層析成像技術進展[J].工程地球物理學報，2005,2〔5〕：374-379.[2]李紅立，張華，汪傳斌，等?？缈赘呙芏入娮杪史ㄈ芏刺綔y效果驗證分析[J].工程地球物理學報，2018,7〔3〕：339-343.[3]李紅立，張華，汪傳斌?？缈壮呙芏入娮杪史ㄔ诨◢弾r球狀風化體勘探中的試驗研究[J].工程勘察，2018〔8〕：88-92.[4]高召寧，孟祥瑞，趙光明。煤層底板變形與毀壞規(guī)律直流電阻率CT探測[J].重慶大學學報〔自然科學版〕，2018,34〔8〕：90-96.[5]王俊超，師學明，萬方方，等。探測孤石高阻體的跨孔電阻率CT水槽物理模擬實驗研究[J].CT理論與應用研究，2020,21〔4〕：647-657.[