二维微动剖面技术探测“孤石”.pdf

中国地球物理2011(21)工程地球物理二维微动剖面技术探测“孤石”Maping the Spherical Weathered Boulders using2D microtremor profiling method徐佩芬1+凌苏群2侍文1 郭慧丽1Xu Peifen Ling Suqun Shi Wen Guo Huili1．中国科学院地质与地球物理研究所 北京100029；2．Et本地学数据分析研究所 东京184．0012花岗岩风化土中的球状风化核，俗称“孤石”，在我国南方花岗岩发育地区普遍存在，其形状各异，大小从几十厘米到几米，强度可以达到100Mpa以上…孤石会给地铁施工带来极大风险，盾构机掘进中若遇未探明的孤石，会导致喷涌、塌方、刀盘被卡住或严重磨损等多种意外情况，给地铁施工、环境保护、工期和投资控制产生重大不利影响孤石的发育无明显规律性，埋藏及分布也较为随机，很难通过地质钻探探明其分布情况受场地条件及多种场源干扰限制，采用地震及电法类的地球物理勘探方法查找孤石的效果存在差异，部分物探方法达不到预期效果…所以，采用有效的探测手段探查孤石，对地铁盾构施工安全具有重要意义本文以深圳地铁7号线车公庙～上沙段区间为例，介绍二维微动剖面技术探测孤石的方法及效果。

1．微动探测方法把地球表面天然存在的微弱震动称之为“微动”(Microtremor)，它是由体波和面波组成的复杂振动微动信号在一定时空范围内具有统计稳定性，可用时间和空间上的平稳随机过程描述微动探测方法就是以平稳随机过程理论为依据，从微动信号的垂直分量中提取面波频散曲线【2J，通过对频散曲线的反演，获得地下介质横波速度结构、达到探测目的的一种物探方法采用空间自相关法【3 J从微动信号中提取瑞雷波频散曲线时，需要观测台阵布置成圆形阵列在圆形阵列内接三角形的顶点及中心点各布置一套由拾震器、记录仪组成的观测系统独立完成数据采集，记录仪的时间校正及各套仪器间时间同步均由记录仪内置GPS自动完成圆形阵列的半径决定探测深度，实测时需采用多重圆形阵列进行组合观测2．微动数据的采集与处理深圳地铁7号线车公庙～上沙段区间为花岗岩全风化～中、强风化区地区，钻探揭露基岩深度10m左右，10-30m深度范围内发育孤石，直径从几十厘米到1~2 m不等为探测30m深度范围内的孤石，采用观测半径3．5 m和7 m的二重圆形阵列、测点点距6．06 m的2D微动剖面观测系统采集微动数据实测二条测线均通过已知钻孔，以便实测结果与钻探结果进行对比。

对19个测点的实测微动数据采用SPAC法提取频散曲线，将相速度转换成视S波速度141，并通过内插、光滑计算，获得2D视S波速度剖面，作为地质解释的基本依据3．成果及讨论首先利用邻近钻孔标定视S波速度剖面的深度和岩性视S波速度剖面上清晰显示了基岩面的起伏形态基岩面以上的粉质黏土～砾质黏土层，速度横向变化小，仅局部发育高速薄夹层，岩性相对均匀基岩面以下的全风化花岗岩中，未发现高速块体，而在其下的中～强风化花岗岩中，速度横向变化较大，发育团块状高速体，与围岩速度差异在10％～30％之间解释团块状高速度体为未风化的花岗岩孤石与钻探结果相比，微动探测获得的2D视S波速度剖面能直观显示岩性相对变化，易于发现高速异常体(孤石)，避免钻探结果“一孔之见”的局限性，可更有效地探测孤石地铁工程勘察中，采用2D微动剖面技术可减少钻探工程量在交通繁忙、钻探无法实旌的地段，往往是地质信息的盲区，地铁盾构施工存在较大风险，2D微动剖面技术仍不失为一种有效的地质探测手段参考文献【l】王典．地铁工程球状风化专题勘察方案研究【J1．广州建筑，201 l，39(2)：43～46．【2】Aki K．Space and time spectra of stationary stochastic waves，with special reference to microtremors[J]．Bull．Earthq．Res．1nst,l 957，35：41 5--456．【3】Okada,H．Theory of efficient array observations of microtremors晰t11 special reference tO the SPAC method[J]．ExplorationGeophysics，2006，37：73-85．【4】凌廷群，等．瞬态面波法和微动勘探法在日本新漓县中越地震灾区地质调奁中的应用[GI／／刘云祯．工程物探新技术，北京：地质出版社，2006：80～85．二维微动剖面技术探测“孤石”作者： 徐佩芬， 凌苏群， 侍文， 郭慧丽作者单位： 徐佩芬,侍文,郭慧丽(中国科学院地质与地球物理研究所 北京 100029)， 凌苏群(日本地学数据分析研究所 东京 184-0012)引证文献(1条)1.党如姣 基岩爆破和注浆处理效果的物探检验技术研究[期刊论文]-隧道建设 2012(05)引用本文格式：徐佩芬.凌苏群.侍文.郭慧丽 二维微动剖面技术探测“孤石”[会议论文] 2011。