复杂地质条件下的铁路隧道勘探.ppt

EH4 电磁成像系统 EH － 4 系统是 由美国 EMI 公司和 Geometrics 公司联合推出的新一代电磁探测仪器，它能观测到离地表几米至 1 000 m 内地质断面电性变化信息。它利用宇宙中的太阳风、雷电等天然电磁场信号作为激发场源，该场源不存在近场区和过渡场区。音频大地电磁法具有抗干扰能力强、横向分辨率高、高阻屏蔽作用小、勘探深度范围大等特点。 ＥＨ４野外工作连接图 * EH-4电磁成像系统的原理 根据电磁场理论,当平面电磁波垂直入射到均匀各向同性介质时,通过测量相互正交的电磁场分量Ｅｘ、Ｅｙ和Ｈｘ、Ｈｙ,利用式(1)和(2)可确定介质的电阻率。若介质为非均匀的,则计算的电阻率为视电阻率。 * f为频率,Hz; ρ是电阻率; E是电场强度mv/km; H为磁场强度,nT EH-4电磁成像系统的原理 勘探深度z可通过下式计算得出: 式中:δ称为趋肤深度或穿透深度,它表示入射到介质中的电磁波振幅衰减到初始值的1/e时的深度,其计算公式如下: 由上式可知,趋肤深度将随电阻率(ρ)和频率(f)变化,测量是在和地下研究深度相对应的频带上进行的。 * EH-4电磁成像系统的原理 一般来说,频率较高的数据反映浅部的电性特征,频率较低的数据反映较深的地层特征。因此,在一个频带上观测电场和磁场信息,并由(1)式和(2)式计算出视电阻率,就可以确定该频段所对应的深度范围内介质的电性特征和地下构造,这就是EH-4勘探系统的基本原理。 * EH-4高频大地电磁测深勘查采空区 EH-4高频大地电磁测深系统往往可以适用于各种不同的地质条件和比较恶劣的野外环境,并能取得较好的工程效果。 * * 复杂地质条件下的铁路隧道勘察 2012年11月9日 蔡扬 吕泽君 * “铁路禁区”的世界级工程难题 川藏线沿路曾被中外专家称为“铁路禁区”。在这里修筑铁路，不仅要通过地球上最显著的褶皱带，横穿南北走向的横断山脉的众多山峰，越过层层险峻的峡谷，跨过大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江、尼洋河等湍急的江河，还要面临高地震带和山体极为疏松的地质结构带来的难题：崩塌、滑坡、泥石流、岩溶(喀斯特)与地面塌陷、有害气体、采空区、高地应力等不良地质现象和软土、膨胀土(岩)、红粘土、盐岩等特殊岩土问题……这些都将对川藏铁路造成长久的威胁。 除地质地貌条件比青藏铁路更为险恶复杂外，严峻的高原高寒气候，也将给施工及铁路运行维护带来严峻的挑战。 * 区域主要工程地质问题 西南山区地形艰险、地质复杂。通过近年来的积累与总结,在西南山区铁路建设中常见多发的危及施工和运营安全的滑坡、泥石流、岩溶、煤层瓦斯等地质灾害的勘察防治技术与方法方面积累了较为丰富的经验,并有所发展和创新。 高速铁路、客运专线等长大干线经过的地域广、地形地质条件十分复杂，勘察中仅采用地质调绘、钻探等勘察手段，难以在短时间内查清山区铁路一系列长大、深埋隧道的工程地质、水文地质条件，为线路方案比选、工程设计等提供详细的工程地质资料。通过采用综合勘察技术可解决上述问题。 * 长大深埋隧道工程地质综合勘察技术应用研究 综合勘察方法就是根据地形、地质条件、勘察阶段、工程类型等，采用多种勘察手段密切配合，使取得的地质资料相互验证、取长补短，以最少的勘察工作量达到最佳的勘察效果; 并在地质资料整理过程中采用综合分析方法，将不同手段取得的地质资料进行对比分析，使获得的地质资料更加全面、准确，为设计和施工提供可靠的地质资料。 综合勘察技术包括遥感技术、大面积地质调绘、综合物探、地质钻探、综合测井和试验等。 * 一、遥感技术 遥感图像资料新和图像的连续性好，它所提供的各种信息具有较高的现实性和可利用价值研究地质构造，尤其是断裂构造的重要工具。事实证明，结合必要的野外调绘，遥感技术和手段是进行工程地质调查、勘察的一种最重要方法，它具有非遥感工程地质调查无可比拟的优越性。 对沿线越岭长大隧道采用三维可视化方法及高分辨影像进行遥感解译，特别是重点对长大隧道的断裂构造、不同岩体接触界限以及不良地质体空间分布的高精度解译，通过线性构造的准确定位，指导大面积地质调绘路线的设计、观测点、物探测线与钻探孔位的布置。其解译精确度可以达到20 m，解译正确率达到 90% 以上。 * 二、大面积地质调绘 工程地质测绘是工程地质勘探的前提和基础。在对区域地质和遥感判释资料进行详细分析研究并建立沿线主要地层层序和构造轮廓的基础上，开展山区铁路长大、深埋隧道的大面积地质调绘工作。 主要调绘内容为: 地层岩性的分布、特征、时代划分及其组合关系; 褶皱、断裂构造的展布、规模、性质及其对工程的影响; 节理裂隙的发育特征; 滑坡、岩堆、危岩、落石、采空区和岩溶等不良地质和特殊岩土的分布范围和规模等。