岩溶地区关于电磁波CT法探测的应用分析

岩溶地区关于电磁波CT法探测的应用分析

黄光明

肇庆新区投资发展有限公司广东肇庆526040

摘要：介绍了传统钻探探测法与电磁波CT法探测，分析两者的原理和效果。结合项目工程实例，详细介绍项目CT法探测的工作方法。对比分析传统钻探和CT法探测，反映CT法探测的工程优势。

关键词：电磁波CT法；岩溶探测；钻探；传统钻探；

一、工程概况

项目拟建场区位于肇庆市端州区，该区域地质岩溶发育，地下溶洞普遍，给桩基础工程造成重大影响。

1.1场地地层和岩溶发育情况

场区地层自上而下由第四系人工填土层[Qml]，第四系冲积层[Qal]，第四系残积层[Qel]、石炭系（C）基岩等四大类组成。

前期钻探揭露的不良地质作用为岩溶，于ZK3、ZK4、ZK30、…、ZK83等钻孔揭露有溶洞，见洞率为13.95%，岩溶中等发育，洞高0.50~9.80m，由可塑粉质黏土全充填，钻进时漏水。顶板厚度0.50~3.55m，场区地质情况较复杂，据本次钻探揭露，大溶洞垂直高度3.80~9.80m。

1.2岩溶地质桩基困难

项目采用旋挖桩基础，在溶洞区钻孔，泥浆易发生漏泄，而使孔内泥浆标高突然下降，导致孔内护壁失效，引发塌孔的事故。溶洞内填充物松散，易坍塌，若溶洞的体积太大极易造成灌注混凝土量严重超量，处理不恰当会造成设备埋钻、卡钻、埋杆等事故。

溶洞发育区域，除了要做好前期地质条件勘测，尽可能准确掌握溶洞情况；在桩基施工时，还必须保证每桩孔一勘探，确保桩基施工的安全可行。

二、传统钻探与电磁法CT探测原理

2.1传统钻探

溶洞地质区域旋挖桩基工程，要求每桩一孔进行超前探测。超前钻通过每孔钻孔，抽取地质岩样来反应地下地层分布状况。每钻孔只能反应钻孔所在狭小区域的地质状况，具有一定的局限性。

2.2电磁波CT探测

地下介质的不同物性分布对电磁波的作用主要表现为对电磁波能量的吸收,这种吸收作用与地下介质的裂隙分布、含水程度、矿物质的含量,以及不同的岩性分布等因素有关。在一定范围内的两个钻孔中设置电磁波发收装置，通过两个钻孔之间电磁波扫描性观测,利用层析成像反演算法,将不同岩性导致的电磁波能量上的差异分布转变成二维介质分布图像,进而推断地下的结构情况。

介质的导电性对吸收系数值有较大的影响,在导电性好(低阻)的岩石中,波的穿透能力较大,场强衰减较快；而导电性差(高阻)的岩石,波的穿透能力较小,场强衰减慢。跨孔电磁波CT技术正是利用这种特征来圈定低阻异常(溶洞等)的状况。资料的处理采用计算机层析成像技术进行孔间电磁波吸收系数的成像。

三、电磁波CT探测工程应用

3.1CT钻孔及剖面布置

（1）在1-3号楼设计桩位范围，每栋楼分别布置15个CT钻孔和9对CT剖面，见图4.1。

图4.11-3号楼CT钻孔及剖面布置图

（2）在5-8号楼设计桩位范围，每栋楼分别布置15个CT钻孔和9对CT剖面，见图4.2。

（3）电磁波CT探测工作方法

采用跨孔电磁波CT层析成像进行岩溶勘察，首先按勘察技术要求建立观测系统。在被探测区域或目的体的两边各施工一个等深或深度相差不大的钻孔（深度视其勘察要求而定），在其中一个钻孔中以一定的点距（视勘察所需分辨的目的体的大小而定）逐点激发地震波，而在另一个钻孔中以相同的点距用传感器逐点（或各点同时）接收同一震源点激发的地震波信号，并用仪器将地震波形信号记录下来，从而构成跨孔电磁波CT成像激发、接收观测系统（如图4.3）。

四、电磁波CT探测优势

电磁波CT探测地质情况，具有探测范围广，探测数据较为全面反映地下岩溶发育等情况，优化传统地质钻探反映结果单一局限性。

1、技术优势

钻孔结合电磁波CT探测，既能揭露钻孔所在位置的地质情况，又能通过两测孔发收信号模拟反映两钻孔间的地质状况。