巖溶地區(qū)工程物探技術規(guī)范

ρs的變化。4.2.61四極裝置和三極裝置使用最多，偶極裝置使用很少。近年一來有些單位使用二分量裝置，其實質就是在某一種電法裝置下進行二分量測量。2供電極距分布依據(jù)平行電性層中電流場最大能流分布與電極距關系，同時考慮到量板法解釋精度，當局部存在電性異常對，電流場分布規(guī)律也相應改變，應加密供電極距。測量極距以保證測量精度為準。極距誤差以不小于測量誤差為準。供電極距應考慮異常幅值與背景值之比，異常幅值與電性異常體的埋深、產狀和幾何形態(tài)有關，探測深度一般系指電位異常體頂界面距探測表面的深度h’，在此相應深度的異常強度不低于10%～15%，與該深度格對應的供電極距采用2h1/AB（對稱法）、h1/AO(h1/OB)（三極法）及h1/OO’（偶極法）較合理。當電位層電位差異明顯時（μ≥10），最大深度與供電極主距的關系見表1。表1最大深度與供電極距關系表基本地電體的類別2h1/ABh1/OO’，h1/AO兩種各向同性介質接觸面0.60.55大厚度非導電層0.550.50中厚度非導電層0.450.40小厚度非導電層（垂直向）0.25～0.300.20小厚度傾斜非導電層0.30～0.400.25～0.35水平非導圓柱體（D>MN）0.200.15非導電球體（D>MN）0.150.10小厚度導電體0.600.604采用一個半周期的供電測量是美國等西方國家儀器普遍采用的規(guī)則，提高測量精度。重復觀測是公認當前數(shù)據(jù)的一種方式，一般應改變供電電壓或改善電極接地條件。各級允許誤差的數(shù)據(jù)是依據(jù)誤差理論，誤差正態(tài)分布統(tǒng)計表明：大于一倍誤差出現(xiàn)的機率是32%，大于2倍誤差出現(xiàn)的機率是4.6%，大于3倍誤差出現(xiàn)的機率是0.3%。實際上，當前很多儀器都有對各種測量數(shù)據(jù)誤差計算、評價的功能，也繪出了一些參考指標。本規(guī)范規(guī)定誤差是由測點至測線再到測網(wǎng)，采用三級控制。高密度電阻率法的電極較多、測量時間長，裝置正確選擇、電極接地良好和連續(xù)正確是jg量的基磁。采用高密度裝置進行檢查觀測不符合試驗數(shù)據(jù)的檢查測量要求時，規(guī)定可進行1至2層的重復觀觀測，檢查觀測可采用散點觀測。4.2.7激發(fā)極化一般用于探測含水或充水巖溶異常。為保證產生明顯的二次電場，供電電流較電阻率法大得多、供電器時間也較電阻率法長。由于當前用于激發(fā)極化的儀器均是多功能電法儀，一次測量可同時取得視電阻率、被極化率、視激發(fā)比、視衰減值、衰時等數(shù)據(jù)，一個激發(fā)極化點的重復觀測、檢查觀測和評價是對4個激發(fā)極化參數(shù)同時進行。4.2.8應進行異常識別和解釋。分層解釋涉及深度和層厚的定量參數(shù)，一般應先確定各層的電位參數(shù)，當前一是量采用單點人機交互式正反濱，使用量板法的越來越少。異常解釋多采用視電阻率斷面內異常識別，根據(jù)供電極距估計異常深度。較少采用雙向三極測深，該裝置異常較復雜。除物探成果地質解釋圖外，物探剖面成果圖與解釋工作呈交互形式。各種裝置下單一形態(tài)的異常體均對應種曲線類型，曲線類型的形態(tài)、特征點與異常體形態(tài)、產狀、規(guī)模間存在對應關系。異常體理深提供電極距估算。高密度電阻率法的剖面圖有兩種：一是視電阻率斷面，二是經反演處理得到的二維電阻率圖像。當異常幅值明顯、埋藏較淺時，也可從視電阻率斷面圖中進行解釋；視電阻率斷面因很難反映幅值較弱、埋藏深的異常，應經層極成像反演處理，才能進行解釋。高密度電阻率層析成像處理軟件較多，當前儀器廠家均能提供并能即時下載。4.2.9激發(fā)極化法一般與電阻率法一同測試，解釋時相互補充。解釋時應注意不同地區(qū)背景值和有水異常輻值存在差異、曲線形態(tài)特點不同。4.3.1探地雷達根據(jù)當前和以后幾年可能的技術發(fā)展，可分為脈沖和相控，相控又分為線控和陣控。當前主要為脈沖雷達，脈沖雷達的工作方法主要依據(jù)天線的形式和觀測方法確定。本規(guī)范主要依據(jù)脈沖雷達的天線布置和工作方式而作的規(guī)定。多剖面法是由多通道探地雷達設置和連接的多個天線組成的。4.3.2地質轉達剖面法較適宜于探測淺埋藏的巖溶、洞穴、構造破碎帶、層問構造帶、巖性分界窟，也可用于淺部分層和土層內部淺埋藏洞穴、孤石、人工管線、疏松層等的探測。透射法和孔中雷達可探測孔（洞）四周或孔（洞）四周的喀斯特、構造破碎帶、層間構造帶等。寬角法主要用于測試介質電磁波速。4.3.3探地雷達的應用條件主要考慮以下因素：目的層或目的體與周邊介質電性差異程度、埋藏深度、規(guī)模大小，測深的地質條件、環(huán)境條件。2要求探測對象的垂直厚度大于電磁波在相應地層中有效波長的1/4，是因為當探測對象的厚度較小時，兩相鄰界面產生的反射波時差過小、相互干拔高難于識到異常。3雷達天線一般并非完全屏蔽，在天線連結一側會接收干擾電磁波信號而產生假異常。4.3.5所規(guī)定的技術指標都是脈沖雷達，脈沖雷達提高探測質量一般一般采用多次疊加功能，同時必須保證一定的模數(shù)轉換精度和掃描速度，才能保證疊加倍號的可靠性。4.3.6采用點測肘，天線中心頻率為f（MHz），周邊介質的相對介電常數(shù)為ε，尼奎斯特采樣點距nx（m）=75/f·ε；采用連測時，天線的最大移動速度Vmax<（掃描率/20）×（天線寬度+探測對象規(guī)模）3由于探擲地層電阻率變化范圍較大，為保證深度不超出時窗，應適當估計最大理深和低電阻率的情況。正常情況下，最大時窗設置宜使目的層位于時窗的2/3位置，便子波的對比和避免出現(xiàn)深度和物性變化。4采樣率由尼奎斯特采樣定律控制，按照該定律對采樣率進行選擇的要求，至少應達到天線中心頻率的6倍，當天線中心頻率率為f(MHz),采樣可隔Δt(ns）可由Δt=1000/6f估算。探測深度和分辨率互為矛盾，天線選擇應綜合考慮探測深度與分辨率的關系：為保證探測深度，埋深較深、被探測目的體規(guī)模較大、上覆介質電導率較高，宜選擇頻率較低的天線；為保證分辨率，埋深較淺、探測目的體規(guī)模較小、上覆介質電導率較低，宜選擇頻率較高的天線。4.3.8探地雷達采集的是圖像，檢查時只能作圖像對比，對比內容為波形同相軸、異常范圈、形態(tài)和位置的相似程度。4.3.9目前，一般使用探地雷達儀器大多是從美國、加拿大、瑞典等進口的。本規(guī)范規(guī)定的處理方法基本都是隨儀器一起的軟件的功能。所有處理結果應與原始資料進行對比。4.3.10探地雷達資料解釋與淺層地震反射資料解釋相似，但應注意強吸收體形成的異常。4.3.14瞬變電磁法的線框裝置還有幾種，使用最多的是重疊回線裝置。異常分辨率除與回線邊長L有關外，還與被探測的地質條件有關，增大回線邊長可以增大發(fā)射磁矩、提高接收線圈的靈敏度、激勵異常輻值，同時也增加了包括地下旁側目的體干擾、外部電場干擾，干擾信號增大的速度有時甚至超過有用信號，因此，工作中應通過試驗工作，綜合考慮各種因素，合理選擇回線長度。理論條件下，回線邊長L與完導球體埋深h的比值L/h=0.9～1.5時，所得到的響應值大于0.8Umax，因此，推薦選擇回線邊長約等于探測目的體的極限深度，對于其他形狀的良導電自的體也是適用的。模擬實驗的結果表明，即便是取L/h=0.5，對于線性規(guī)模與回線邊長相近的良導電體也能夠有把握地被探測出來，規(guī)定L=0.5Hmax～1Hmax。4.3.16球體異常的明顯程度決定于球體與周邊介質導電率的比值和球體的規(guī)模。球體綜合參數(shù)較大或周邊介質電導率較低時，也可在中、晚期顯示出以球體異常起支配作用的響應，從而造成時間窗口范圍延續(xù)加寬。時間窗口范圍的選擇取決子測區(qū)內諸多復雜的因素，因此，規(guī)定“時間窗口”應通過公式估算或試驗工作確定。觀測時間范圍和疊加次數(shù)是相互矛盾的，采用較長的時間范圍，可以記錄更多的信息，但也于儀器均存在噪聲電平，過長的記錄會影響晚期道的質量；多次疊加是瞬變電磁儀采用“累加平均”取數(shù)技術提高信噪比的一種方法，減少疊加次數(shù)可以提高觀測速度但降低了信噪比。因此，在通過試驗工作確定“時間窗口”的同時，還應確定疊加次數(shù)的范圍。如果選定了時間范圍，但在實際觀測中遇到衰減很饅的異常，則應即時延長時間范圍重復觀，在低阻區(qū)工作時，時間范圍可擴大2倍～5倍。4.3.18測區(qū)的噪聲電平影響儀器的最小可分辨電平，為了保證晚期觀測值的觀測精度，必須在每個測點上或相間幾個測點上實測干擾電平，以檢查儀器晚期信號的可靠性。由于瞬變電磁易受干擾、測量時間較快，重復觀測工作量相對于電法的其他方法大很多，一般重復觀測量都在100%以上。當前的麟變電磁觀測儀一般都能在測后自動顯示當前點測深曲線和數(shù)據(jù)，質量評價內容主要是曲線形態(tài)和致性。4.4.2淺層折射波法被追蹤地層要具有一定厚度，中間層厚度不宜小子上覆層厚度，這是因為對于三層介質的地質斷面，雖然滿足V,<V2＜V3的波速條件，但當中間層較?。╤2<<h1）時，折射波時距曲線上往往只出現(xiàn)V3層的斜率，而V2層的折射波不能在初至區(qū)顯示出來，出現(xiàn)所謂中間層“隱蔽”現(xiàn)象，即漏掉了中間“薄層”。被漏掉中間層的最大厚度（稱為最大隱蔽層厚度）與上覆層厚度以及上下層波速比有關，一般當h2≤h1時，有可能成為“隱蔽層”。當被追蹤地層視傾角與臨界角之和大于或等于90o時，在地面均不能接收到折射波，因此，當折淺層折射波法探測高傾角目的層時應合理選擇測線方向。4.4.3淺層反射波法被追蹤地層應具有一定厚度，其厚度應大于其有效波長的四分之一，即h>λ/4，這是因為h較小時，兩相鄰界面產生的反射波時差過小會發(fā)生嚴重的干涉現(xiàn)象而難于識別。模型試驗表明，垂直方向上反射波法的最高分辨率可達到h=λ/8,實際工作中僅能達到h=λ/4，因此，提高反射波法的垂直分辨率的首要辦法是提高震源頻率。4.4.6由于地震勘探的觀測系、儀器參數(shù)、震源能量與一個測區(qū)的地質條件存在很大關系，也影響勘探精度，所以，當一個測區(qū)的地質地球物理條件不明時，應先進行試驗工作。4.4.7為保證轉折的測線能夠獨立解釋：1）淺層折射波法當轉折角度超過15o，地面條件允許時，應在轉折點上以及轉折測線的外延長線上補充相應的激發(fā)點。2）淺層反射波法進行行單次覆蓋觀測測線轉折角超過15o，地面條件允許時，應在轉折測線的外延長線上補充一個偏移距長度的剖面測量；進行多次覆蓋工作時，最大轉折角不應超過8o，若因測線轉折影響疊加效果，應采用彎線疊加方法或當?shù)孛鏃l件允許時，可在轉折測線的外延長線上補充一個偏移距長度的疊加剖面。4.4.92采用單支時距曲線觀測系統(tǒng)時，沿測線方向的巖層界面與地面的夾角應小于15o的規(guī)定，是針對求界面深度的精度而言的；若屬于求基巖界面速度，則巖層界面與地面夾角應小于5o，才能保證所求界面速度的精度。采用單重相遇時距曲線觀測系統(tǒng)時，應保證追蹤界面的相遇段至少有4個檢被點有效接收折射波的規(guī)定，是為了保證觀測成果的可靠性和追蹤界面的連續(xù)性。若檢波點過少則可追蹤段過短，連續(xù)研究界面的程度也差，尤其對界面速度的測試精度影響更大。采用追逐時距曲線觀測系統(tǒng)時，應保證追蹤地段內至少有4個檢波點有效接收折射波的規(guī)定，是為了確保時距曲線平行性辨別的可靠性，當被追蹤段的檢波點數(shù)過少時，將降低波性質辨別的可靠性。4瑞雷波探測深度應限制在一個波長以內，偏移距和檢波點距較小時有利于探測淺部信息，反之，為了獲得深部信息，則應增大偏移距和檢波點距。4.4.10對儀器濾波檔進行規(guī)定，是為了提高有效波對比的可靠性。記錄波形、振輻和視周期是地表激發(fā)、接收條件（包括儀器工作因素）以及深部地層巖性和構造的綜合反映。其中濾波檔對記錄道的波形、振幅和視周期也有一定影響，只有儀器工作因素（包括濾波檔）相同時，各記錄道的波形、振幅和視周期始變化才是巖性和構造變化的客觀反映。所以各記錄道之間應具有把同的濾波檔是波對比的前提之一。但當生產中遇到局部地段的記錄質量變差，根本無法進行波的對比時，顯然此時改善記錄質量是第一位的，濾波檔改變的負面影確是第二位的，所以應做補充試驗，選定儀器新的工作因素或改變工作方法，以求改善記錄質量。4.5.1本規(guī)范規(guī)定的層析成像（CT）僅限于射線類層析成像。地震波的頻率較低，波長長、穿透距離遠，能分辨模較大的異常休。采用超磁致或電火花作震源、聲波儀和聲波探頭接收的CT，穿透距離和分辨率介子上述兩者之間，定義為聲波或地震波，本規(guī)范將其列入聲波范疇。電磁波吸收系數(shù)CT是利用巖體對電磁波的能量吸收系數(shù)進行成像，頻率范圍在0.5MHz～32MHz，頻率越高，分辨率越高，但穿透距離越遠。近年來隨著探地雷達的發(fā)展，可用井中雷達天線作孔間電磁波速度CT，頻率在100MHz左右。4.5.3CT儀器是能夠進行孔間或洞間對穿的物探儀器，只要滿足能量有效穿過、多次覆蓋掃描、掃描精度一致即可。4.5.4在實際工作中，觀測系統(tǒng)嚴格滿足CT理論要求的很少，一般是在兩孔間作CT，所以兩邊觀測系統(tǒng)的情況最多，條件允許的情況下宜作三邊觀測，但要注意繞射和各向異性問題。4.5.5電磁波吸收系數(shù)CT隨著頻率的增高，介質的吸收系數(shù)變大，透射距離因之變小，在孔距大或周邊介質的吸收系數(shù)較高時，宜選用較低的工作頻率。探測目的體規(guī)模較小時，宜選用較高的工作頻率。選擇的原則是在有效穿透的前提下確保最高分辨率，同時避免產生繞射現(xiàn)象。4.5.6CT的觀測數(shù)據(jù)量較大，且數(shù)據(jù)的關聯(lián)程度較高，畸變數(shù)據(jù)對成像結果影響較大，所以，要求對掃描數(shù)據(jù)進行檢查積評價，也可事先確定與數(shù)據(jù)檢查相關的觀測系統(tǒng)，保持在觀測過程對互換觀測數(shù)據(jù)進行檢查。4.5.7當前CT軟件較多，大多數(shù)由各使用單位編制，本規(guī)范規(guī)定的各款是依據(jù)事件而定，即在選擇了處理方法就應按本規(guī)范規(guī)定的要求進行。

5各勘察階段物探5.1.1鉆孔內聲波速度測試是獲取巖體縱波速度的重要手段，廣泛被地質和設計人員所熟知和采用,具有方法簡單、成本低廉、成果精度高等特點。計算得到的巖體完整性系數(shù)是巖體完整性判別的標準，也是巖體質量分級的重要指標。在喀斯特地區(qū)，地下水在巖體中的裂隙、斷層或構造等巖體完整性差的地方運動常常會引起巖溶異常的發(fā)育，鉆孔內聲波速度測試可精確定位完整性較差的巖體所在位置和完整程度。當孔內聲波速度測試的數(shù)量達到一定數(shù)量時，可從宏觀上大體把握測區(qū)內的巖溶發(fā)育程度和趨勢。5.1.2在控制性鉆孔或有代表性的鉆孔內進行聲波測試，在可行性勘察階段和初步勘察階段，對建筑場地的適宜性和穩(wěn)定性評價具有重要的參考意義；在詳勘階段和施工階段，對基礎周邊的巖溶發(fā)育情況的初步判斷具有指導性的作用。5.1.3在采用井中探測法進行巖溶探測時，鉆孔內聲波速度測試結果可用于資料處理和反演時的約束條件，對提高反演成果質量起到至關重要的作用。5.1.4兩種物性表征參數(shù)的物探方法是指采用兩種不同的的物理參數(shù)進行測試的方法，表征物性的參數(shù)有電阻率、極化率、波速、吸收系數(shù)等。現(xiàn)場試驗工作是證明所選方法測試的參數(shù)對測區(qū)內巖溶發(fā)育的敏感程度的有效途徑。5.2.1本規(guī)范規(guī)定物探工作在可行性階段的任務是初步查明巖溶的發(fā)育狀況，定性說明可能的巖溶發(fā)育程度和類型。強調物探工作在測區(qū)無任何已知資料和工程經驗時的作用，但在實際工作中，這一階段的物探工作的投入相當有限，常常是地質人員根據(jù)其掌握的本地區(qū)巖溶發(fā)育資料的多少以及其對本地區(qū)的工程經驗，決定是否布置或布置多少物探工作。5.2.4可行性勘察階段的測網(wǎng)工作布置是在地質部門和業(yè)主單位沒有特別規(guī)定的情況下作出的規(guī)定。5.2.7物探資料的多解性是其固有的本質特征。物探數(shù)據(jù)的反演精度和解釋的合理性依賴于邊界條件的確定性和約束條件的充分性。根據(jù)已知的鉆孔資料和地質資料修正原來的反演和解釋參數(shù)，對原來的數(shù)據(jù)進行重新反演和解釋，是物探工作的基本程序，是從未知到已知、再從已知到未知螺旋式上升的認識過程。已知條件越多、約束條件就越多，物探的解釋也越趨近于唯一性。5.3.1巖土工程初步勘察階段的任務是需要對場地的穩(wěn)定性和適宜性進行分區(qū)，場地內巖溶發(fā)育類型、位置、埋深和規(guī)模等資料是不可或缺的資料之一。因此，在初步勘察階段布置物探是非常必要的，尤其是在現(xiàn)有資料不能充分滿足場地的穩(wěn)定性和適宜性進行分區(qū)的需要、或可行性勘察階段未進行物探工作時，本階段的物探工作的必要性和重要就更加突出。5.3.2分析可行性勘察階段的物探資料和其他相關資料是對可行性勘察階段所采用的物探方法的有效性作出進一步的評價。如果可行性勘察階段所采用的物探方法不能滿足初步勘察階段的任務要求時，則需要增加新的物探方法，并通過試驗證明新增加方法的有效性和可行性。5.3.4初步勘察階段的測網(wǎng)布置是為滿足場地的穩(wěn)定性和適宜性進行分區(qū)而作出的規(guī)定。5.3.6本條所規(guī)定的