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跨孔地震层析成像在近海岩溶勘测中的利用

岩溶隧路勘测难度大，施工风险极高，能否正确地探测岩溶的散布特点直接关系到施工的成败。地震波跨孔ＣＴ操作轻便、分辨率高、正确性好，但在海域还没有工程先例。以大连某海域岩溶勘测为例，介绍了地震波跨孔ＣＴ层析成像的道理、工作步骤及利用成效，了局批注跨孔地震波ＣＴ 层析成像技术在海域岩溶勘测中拥有较高的精度和可信度。

跨孔层析成像道理与尝试设备

地震波跨孔层析成像（C T ) 是一种地下物探步骤。该步骤利益在于分辨率高，对低速异常敏感，重要用于地下精密结构的探测。

在现实操作中，通常采取一发多收扇形穿透的大局，一个孔内搁置高频声源（例如电火花震源）。另一个孔内固定住一串检波器（水听器），通过震源向井下移动并在每一处置想的深度地位逐点引发，开释地震波。

通过对观测到的弹性波各类震相的活动学(走时、射线蹊径）和动力学（波形、振幅、相位、频率）资料的分析，进而反演地下介质的结构、速度散布及其弹性参数等沉要信息，其反演步骤的使用前提是地下主张物与周围的岩土体有显著的波速差距。

项目场地与钻孔安插

大连某大直径盾构跨海隧路工程，隧路重要穿过中风化白云岩、中风化板岩及辉绿岩脉，覆盖层重要为黏性土。

跨海段盾构区间全长２８７０ｍ，其中灰岩段长度约１５００ｍ，岩溶景象极度发育，详勘钻孔共揭示溶洞１７２个，均匀洞高２.３５ｍ，最大洞高１５ｍ，钻孔见洞率高、发育状态复杂，基岩顶板埋深变动较大，因而仅用地质钻探的步骤已无法具体、正确地查明岩溶的发育和散布情况。

依照沿隧路两侧表边缘３ｍ，孔间距１１ｍ安插钻孔，每４个钻孔为一组测试孔，安插６条测线。钻孔探测深度低于隧路底板以下５ｍ，在此深度领域内遇溶洞时，进入溶洞底板以下５～１０ｍ，即孔深通常应低于隧路底板１５～２０ｍ。

海洋环境下的施工与成孔要求

海洋环境下进行地震波ＣＴ测试受滋扰成分多，如潮汐、测试船只锚固、风浪等。测试过程中测试船只应不变，同时应随时监测潮汐涨落，把稳套管与船只关系，；と嗽奔耙瞧魃璞赴踩。强风浪对原始数据采集有较大滋扰，在强风浪情况下应暂停。

现场测试钻探成孔时应尽量垂直，测试预计深度通常在隧路底板３～５ｍ，钻孔深杜爪大于预计测试深度，通常超过５ｍ左右，在此深杜做有溶洞应穿过溶洞，成孔后应保障孔壁的尽量光滑，孔底尽量干净，预防对测试造成滋扰。

在钻孔时选取钢管护壁，测试前应下ＰＶＣ管，管径比测试探头大，以确保探头好下，同时ＰＶＣ管之间利用胶水粘好，同时用螺丝加固，确保在测试过程中不脱落，ＰＶＣ管材质要好，预防在震源发射使亘裂，造成探头埋住等变乱。

测试成就及分析

下图为可能塌陷区ＣＴ层析成像及地质诠释图，淡色为低速区，深色为高速区，可见一Ｖ字漏斗型溶蚀沟槽存在，地下工程在施工过程中，上覆覆盖层受下部工程施工扰动，水土极易失稳沿溶蚀沟槽流失，形成地面塌陷，风险施工安全

下图为特大溶洞的地震波ＣＴ层析映像图，该溶洞可能造成盾构失稳、栽优等沉大施工变乱。

本次岩溶勘测共发现大幼溶洞６８９个，其中４５１个是通过跨孔ＣＴ测试分析出来的，最大洞高３０ｍ，在后期岩溶注浆处置及盾构施工过程中，地震波ＣＴ层析成像诠释成就均得到较好的验证。

结论

工程实际批注，在海域岩溶发育地域进行岩溶专项勘测时，海水富含电解质，更有利于电火花探头的瞬间充分放电，选取跨孔地震波ＣＴ层析成像步骤正确而有效。同时必要把稳的是，岩溶充填物通常为黏性土，其与水的波速差距不大，跨孔地震波ＣＴ层析成像不能鉴别岩溶充填情况。现实勘测中应选取地质钻孔与跨孔ＣＴ相结合综合分析。

跨孔地震层析成像设备推荐

德国Geotomographie出品的IPG跨孔层析成像系统，是目前业内主流的0-400m深度工程跨孔地震层析成像系统。重要由IPG5000震源供能器，SBS42孔中P波震源及BHC5水听器链组成，该系统在400m以浅领域的充水孔内实现跨孔层析成像探测。 

其中，IPG5000脉冲产生器和SBS42孔中P波震源组成的震源系统，拥有1.急剧丈量（每分钟最快10次以上）；2.信号不变性（沉复性）；3.安全性好；4.可操作深度较大（400m）等特点。而BHC5水听器链，拥有精度高，频带宽，可订造参数，内置合成信号测试等特点，近年来在国内有较好的接受度。

详情请参照官网/

IPG5000脉冲产生器                                                                     SBS42孔中P波震源                                                        BHC5水听器链