0 引言
非开挖顶管法经常遇到土质松散、地下水丰富、易坍塌等问题,影响正常施工或使用。为此,在实践中常采用压密注浆法加固土体,以提高地层的物理力学性能,保证顶管施工顺利进行,确保顶管长期安全地发挥作用[1]。压力注浆法加固地层是通过一定的压力将可固化的化学浆液或水泥浆液注入地层的裂隙或空隙,以改善地层的物理力学性能。地层进行注浆加固后,需要采用探测手段对加固效果进行检验,常用的方法有钻孔法、挖深法、压水试验及物探方法[2];前三种方法不仅检测成本高,且检测范围限于一点,检测范围小,而物探方法则具有快捷、方便、检测费用低等优点,应用广泛[3,4]。文中通过对高密度电阻率法在湘潭市某水源改迁工程加固注浆密实度检测的应用实例,对高密度电阻率法在注浆效果勘探的可行性、有效性进行了分析研究[5]。
1 工程概况
湘潭市三水厂水源改迁工程为湘潭中环水务有限公司在湘潭市河东江边至三水厂铺设的一条取水管道,采用顶管法进行施工,顶管直径1 200 mm,长度约150 m,途中穿越滨江路及临近的湘江防洪大堤,顶管埋深约为15~20 m。
场地位于湘潭市河东沿江风光带,原始地貌属湘江河流河漫滩—冲积I级阶地。在勘察范围及勘探深度内,场地地层自上而下依次为人工填积的杂填土及素填土,冲积而成的粉土、卵石以及下伏基岩强风化、中等风化粉砂质泥岩。场地主要见上层滞水、潜水和基岩裂隙水。通过2016年1月对水源改迁工程导流管顶管线型路基及防洪大堤灾害的检测,探明了公路路基及防洪大堤内部的空洞及缺陷,对施工区存在的空洞及缺陷进行了注浆加固处理。
2 顶管注浆加固质量检测
2.1 检测原理
2.2 野外工作布置及数据处理
本次勘探使用仪器为吉林大学工程技术研究所研制的E60M型分布式高密度电阻率法仪。共布置4条测线(图1),受施工场地条件限制,G01号线布置在右侧人行道边,长度69 m,点距3 m;G02、G03、G04号线分别布置在道路中间隔离绿化带中、河堤内侧坡的中部位置、河堤外侧坡的中部台阶位置,长度均为93 m,点距均为3 m,测线50 m附近对应顶管在地表投影位置,测线方向(及沿河堤方向)均与顶管方向大致垂直。
图1
G01测线上,顶管的水平投影位置位于该测线29.5 m、33.1 m附近;其余3条测线G02、G03、G04上,顶管的水平投影位置位于测线50 m、53.6 m附近。每条高密度测线上,均采用两种装置(斯龙贝格装置、温纳装置)进行观测,以便探测成果的相互对比验证。斯龙贝格装置可初步确定异常位置,与对称等距排列的溫纳装置对比,进一步确定异常区域具体位置,使异常地层区域位置更加准确。利用Res2dinv高密度处理软件对采集数据进行处理,并对G03、G04测线探测成果图进行对比解释说明。
2.3 成果解释
图2
图3
通过对图3的结果分析,在顶管周边区域8~10 m范围内,相对的低电阻率异常较少,只是温纳装置的探测结果中,在该测线上48~52 m(深度约12~14 m)范围内存在相对低的视电阻率异常,视电阻率ρs值小于50 Ω·m。
该场地高密度电阻率法物探的解释参考实地地质工程勘察资料。依据各地层电性的变化情况,经对收到的资料分析研究,以及本次高密度物探实测资料的反演处理成图,定性定量地解释推断如下。
表1 高密度电阻率法推断解释的异常位置
| 测线号 | 异常范围 | 备注 |
|---|---|---|
| G01 | ① 剖面27~31 m(深度约7~12 m) | 顶管的水平位置在测线50 m、53.6 m附近 |
| ② 剖面39~42 m(深度约9~10 m) | ||
| G02 | ① 剖面44~55 m(深度约8~12 m) | |
| ② 剖面60~67 m(深度约6.5~8 m) | ||
| G03 | 44~56 m(深度约3~11 m) | 现场后期对高密度电阻率法测线G03上的异常进行了开挖查证 |
| G04 | 48~52 m(深度约12~14 m) |
沿导流管顶管线型周边区域8~10 m范围内,总体而言注浆较密实,未发现有空洞现象,只是局部存在少数地下水富集区。异常区域范围内介质较松散,为土层充填且含水较丰富。
3 开挖验证
本次地球物理勘探完成后,施工单位根据物探的初步成果,对高密度电阻率法测线G03上的异常进行了开挖查证(图4)。开挖深度约3 m,开挖位置位于该测线约50 m处。
图4
根据附图的现场照片以及实地调查,地表及 3 m 以下地下介质主要为红色黏土,3 m埋深之后土层变得潮湿,含水丰富,现场坑内可见较明显的渗水;在该开挖坑内施工单位进一步采用钢钎往下试探,也均为土层,没有空洞存在。
开挖查证情况说明,高密度电阻率法推测的低阻异常区可能主要是由于局部土层含水后所致,没有明显的空洞存在,这也进一步证明物探推断解释成果的正确。
4 结语
高密度电阻率法可有效地对地层连续性进行勘探,在密实度检测中采用斯龙贝格装置和溫纳装置可取得较好的勘探效果;溫纳装置对地质体的垂直方向划分范围较准确,对水平变化较大的地质体反映相对较差,结合两种装置共同采集数据可提高探测深度、观测精度,使观测形式多样化。运用不同装置的高密度电阻率法应用领域将更加宽广,具有广阔的发展前景。
参考文献
对人工源频域电磁法视电阻率的探讨
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2016.6.19
URL
[本文引用: 1]
对人工源频域电磁法的三种视电阻率计算方法进行了有关理论、一维地电模型正演、野外实验数据的对比分析,得出：广域视电阻率对于地质基底电阻率反映更真实,具有更强的抗干扰能力,但计算公式复杂;远区视电阻率对于地质基底电阻率反映没有广域视电阻率真实,但计算公式简单,且对于远区与过渡区的电阻率反映情况与广域视电阻率相同,也具备强抗干扰能力;卡尼亚视电阻率在远区与其他两种方法的结果相似,其计算视电阻率公式简单,但对于基底电阻率反映较差,且需额外测量磁场,导致抗干扰能力和工作效率不及前两者。故单纯从视电阻率反映的地质情况特别是基底地质情况看,广域视电阻率最优,远区视电阻率次之,卡尼亚视电阻率最次,但后两者计算公式简单。从勘探数据的正、反演角度而言,后两者的计算量要少于前者。
综合物探方法在湘中贫水山区找水中的应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2017.5.07
URL
[本文引用: 1]
湖南省隆回县荆枝村为典型贫水山区,其中龙潭组砂页岩大面积出露于村落四周,灰岩分布面积十分有限。为解决该地区饮水困难问题,在综合研究该区地形地貌特征和地质情况的基础上,投入高密度电阻率法、激电测深和音频大地电磁测深进行地下水资源勘查。通过靶区刷选,在典型异常处布设了3个钻孔,出水量分别为32 m~3/d、347 m~3/d和256 m~3/d,有效解决了当地饮水问题,证明了综合物探方法在该地区地下水资源勘查中的重要性。
高密度电阻率法的进展与展望
[J].
DOI:10.1109/IAS.1994.345472
URL
Magsci
[本文引用: 1]
高密度电法是浅层地球物理勘查的主要方法之一。文章从以下几方面分析、总结了高密度电法近十几年来的进展及未来的发展趋势:①对目前主流高密度电法仪器的性能进行了对比,认为高密度电法仪正朝着多通道、多参数、多功能、大功率的趋势发展;②高密度电法工作环境已从地表测量发展到水上、水下和跨孔测量,并对后三种测量方式特点进行了分析,认为高密度电法将实现全天候环境下的测量;③在对高密度电法数据处理方法和反演发展现状分析的基础上,对四维反演的理论和应用实例进行了阐述,认为四维反演将在各类监测项目中发挥重要作用;④分类总结了高密度电阻率法的应用领域。结果表明:随着探测深度、观测精度的提高和观测形式的多样化,高密度电法应用领域将更加宽广,具有广阔的发展前景。
基于高密度电阻率法的水利工程枢纽区隐伏断层探测
[J].高密度电法是工程勘察中应用较为广泛的一种物探方法,由于其具有成本低、效率高、精度高等优点,因此其被广泛应用于水利水电工程、环境地质工程以及工程地质勘察等诸多领域.应用高密度电法对哈尔滨市某区水利工程枢纽区的基岩起伏及存在的隐伏断层和基岩风化带等地质结构进行探测,并在结合钻探资料和区域地质资料的基础上进行分析推断,并取得了理想的勘察效果.查明水利枢纽区存在的隐伏断层及基岩起伏,为坝区选址和工程施工提供了重要的地球物理依据.另一方面,物探结果也可用于指导以后的钻探孔位布置和调整,减少钻探工作量,节省大量的人力物力.
高密度电阻率法岩溶路基注浆质量检测模型试验研究
[J].为研究不同地下水条件下高密度 电法进行注浆质量检测的可行性和评价方法,建立了一种可变地下水位的岩溶路基室内模型,采用微型电极进行不同地下水条件的注浆检测试验。试验结果表明,模 型中无地下水时,注浆合格的模型注浆后视电阻率较注浆前降低;模型中有地下水时,注浆后视电阻率较注浆前升高;模型注浆前后地下水条件不同时,不适合使用 高密度电法进行注浆质量检测。南广铁路和湘桂铁路现场测试结果也基本验证了模型试验结论。
高密度电阻率法及地震反射共偏移法在九华山滑坡体探查中的应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2015.4.35
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>地球物理探测方法在滑坡地质灾害探查中具有简单快捷的特点,可查明滑坡的地质信息,如滑坡体的厚度、规模及发育特征等重要信息,进而进行钻孔布置,获取滑坡体稳定性计算所必须的物理力学参数。在九华山滑坡体采用地震反射共偏移技术及高密度电阻率法对滑坡体进行联合探查,两种方法相互验证,减少多解性,效果明显,获取的相关地质参数为滑坡的评估及治理提供了依据。</p>
Geoelectric exploration and monitoring in rock salt for the safety assessment of underground waste disposal sites
[J].
DOI:10.1016/S0926-9851(99)00013-0
URL
[本文引用: 1]
The safety of an underground waste disposal site depends to a large extent on the presence and migration of the water in the rock. Geoelectrics is the most suitable method particularly in underground mining conditions to explore and monitor the moist zones in many different rocks. Recent developments in hardware, inversion schemes and petrophysical interpretation of the resistivity enable reliable and useful measurements to be conducted with direct current geoelectrics for exploration and monitoring also in salt rock environment with rather high resistivities and resistivity changes. Examples are presented for resistivity exploration and monitoring in rock salt. The measurements are carried out in the research mine Asse in North Germany which is used for investigations into handling, storage, disposal and geological interaction of nuclear waste. A fully automated geoelectric system suitable for salt rock environment and long-term monitoring was used with a large number of electrodes installed permanently. Logistical conditions allow measurements only in profiles so that two-dimensional inversion schemes had to be used and their suitability and limitations are shown. At one site where the moisture is visible in a limited area at the wall the extension of the moist zone in the rock is explored and determined. This helps to estimate the possible changes that might occur in future and which measures have to be taken. At another site in a large area in the rock salt the resistivity has been monitored over several months. The resistivity distribution in the area shows local variations indicating changes in the state of rock salt which is otherwise usually homogeneous. The changes are related to disturbed rock zone at near surface around the voids due to the stress induced by the mining, to the neighbouring cavities and also disturbed zones in the deeper rock due to the stress redistribution in the last 30 years since the excavations took place. Also significant changes of resistivity with time are detected for which an estimate of water content can be given. These are attributed to fluctuations of the water content in the disturbed rock areas.
False anomaly recognition with horizontal differential field lines method in high-density electrical technique and its application in Xinlei Quarry,Jiuquan
[J].
高密度电阻率法在隐伏溶洞勘探中的应用
[J].
DOI:10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2016.02.23
URL
[本文引用: 1]
高密度电法即直流高密度电阻率法,它具有测点密度高,采集的信息量大和对探测的目标不造成影响等优点。因此,广泛的应用于隐伏岩溶溶洞的勘察中。本文以某在建小区的区域勘探为例,介绍了高密度电阻率法在探测地下隐伏溶洞中的应用。并用光滑约束最小二乘法进行反演处理,结合勘探成果进行综合解释,获得勘探区域内的溶洞的分布情况,为小区后期的安全施工提供参考。
