　崩塌勘查典型实例示范

如题所述

推荐答案 2020-01-21

1.5.1　长江三峡链子崖音频大地电场法、甚低频电磁法裂缝、岩溶、煤洞勘测

链子崖位于长江三峡兵书宝剑峡出口处右岸，濒临江边的陡崖主体由二叠系栖霞组灰岩构成，底部为煤系软弱层。在长约700m，宽30～180m范围内发育有58条裂缝，将岩体切割成3个危岩区，即南部的I区T_o至T₆缝区和北部的Ⅲ区T₈至T₁₂缝区以及中部的Ⅱ区T₇缝区。其中T₈至T₁₂缝区危岩体紧临长江，南、西分别被T₈、T₉、T₁₁缝和T₁₂缝切割，北、东两侧临空，底部煤层基本被采空，是防灾治理、监测预报的重点险段。

到20世纪80年代中期，经过长期的大量调查研究工作，链子崖可见裂缝的分布情况已基本查清；但是，在表土覆盖地段的裂缝分布、延伸、连通交切情况，隐伏构造、岩溶、煤洞的分布等尚不清楚。针对上述问题，地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所于1988年采用了音频大地电场法、甚低频电磁法勘测裂缝、岩溶、煤洞的分布情况。

1.5.1.1 隐伏裂缝勘测

基于裂缝发育的不规则性和地形条件，勘测中采用了异常追踪法：即从已知裂缝的隐没端开始，根据裂缝和异常发育趋势布设勘探剖面，同时辅以现场地质调查，进行异常的定点、连接，循序渐进，直至查明（图1-1）。裂缝上方的音频大地电场和甚低频电阻率异常曲线一般形态尖锐，幅值较大（图1-2）。

裂缝勘测结果表明：链子崖南部Ⅲ区和北部I区裂缝已相互连通。特别是确定了Ⅲ区分布的 T_8-1、T_8-1-2、T₉、T₁₁裂缝均与T₁₂裂缝连通以及T_8-0缝向SE方向延伸至陡壁边缘，对危岩体稳定性评价至关重要。勘探结果在随后的工程探槽（图1-3）和声波跨孔测试中得到验证。

1.5.1.2　隐伏煤洞勘测

图1-1　追踪裂缝的测线布置及异常分布

链子崖的变形与底部马鞍山组（P₁mn）煤层采空有直接关系。根据调查访问资料，链子崖底部有采煤巷道20余条，基本沿地层走向分布。为了解其存在状况，用音频大地电场法和甚低频电磁法在链子崖顶部展开了面积性勘测。

煤洞的电场异常不同于裂缝，一是幅值较小、宽度较大、规律性较强（图1-4a）。

勘测共确定煤洞14条，煤洞走向与岩层走向基本一致（SW—NE），长度300～400m，间隔30～40m，勘测结果和实际情况相符。

1.5.1.3　隐伏岩溶勘测

平行于链子崖陡崖，勘测中追踪发现一条幅值高、宽度大的异常（图1-4b）带近南北向发育，其东侧裂缝发育，西侧则明显减少；该异常带与北部的黄泥巴壁相接，根据异常形态、结合地质特征分析，推测为一岩溶发育带，后期的勘探工程证实了这一推测（连克等，1991）。

图1-2　隐伏裂缝实测剖面（T₉缝前端）

图1-3　TC₃工程探槽展示图

1.5.2　链子崖隐伏裂缝的声波检测

链子崖危岩体存在12组50余条裂缝，出露最宽约2m，深不可测。其中T₈及T₉裂缝，北端隐伏于覆盖层下，是否延伸与T12缝贯通，成为查明岩体结构与方量和确定治理工程设计的关键，为此，在上述裂缝延伸的关键部位，布两钻孔，孔距21m，深150余m。由地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所于1989年承担跨孔声波测试，查明裂缝的延伸及倾向。

现场地质剖面概况及跨孔声波测试示意图如图1-5a。采用等高同步测试法、扇面测试法，测取的波形记录分别如图1-5b及图1-5c。这些记录的推论是：接收到的是绕射波，其地质模型应如图1-5d，即裂缝张开无充填。显然，只有存在地表覆盖层的绕射波，才会出现发射与接收点靠近覆盖层声传播时间短，远离覆盖层则声传播时间加长。为证实现场测试推断是正确的，在室内按推理的地层模型，进行模型超声测试，取得和现场一致的测试结果。

图1-4　E_x、ρ_。曲线图

另外，在一个孔内逐点发射，并接收裂缝的反射波，根据反射波的声波走时，推断出裂缝的倾向，与地质工程师从地质构造的推论相一致。至此对裂缝的性状给出明确的结论，为链子崖危岩体的治理，提供了依据，受到国家科委表彰（展建设等，1991）。

1.5.3　危岩锚固钻孔内裂缝及裂缝密集带声波检测

长江三峡链子崖50000方危岩体防治工程，采用锚索加固处理，锚固孔深30～40m不等，最深达64.2m。危岩体主要以栖霞灰岩为主，裂隙发育且为张性，局部成破碎软弱带。锚固施工需掌握上述裂缝、软弱结构面在锚固孔中的位置，分布及几何尺寸。地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所承担此项特种检测任务，研制一发一收干耦合换能器，在不能存留井液的水平干孔中，完成了共2670m的测试，指导了施工。图1-6其中三个钻孔的测试结果，其中视声速低于1000m/s（图中粗实线部分）的低速孔段均为裂隙及裂隙密集带（展建设、曹修定实测，1996）。

1.5.4　岩崩堆积体灌浆补强效果声波测试

1998年地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所在三峡库区迁建城镇新址岩崩堆积体工程改造现场，完成了灌浆补强前后岩体物理力学强度变化试验工作。采用“一发双收”单孔及跨孔声波检测对半径为1.7m圆周等分的六个钻孔中等边三角形分布的三个钻孔作为实施灌浆孔，另三个按等边三角形分布的钻孔及圆心的钻孔作为声波检测孔。采用灌浆前、灌浆后7d、灌浆后28d进行声波单孔测试及跨孔声波透视。

图1-5　各种方法测试示意图及推测的地层模型

图1-6　危岩锚固孔内裂隙及软弱破碎带声波测试声速－孔深曲线粗实线为裂隙及破碎带

单孔测试采用敲击作震源产生纵波及横波，以三分量检测器贴壁接收；跨孔测试用小药量爆炸震源的以三分量检测器贴壁接收。

岩崩堆积灌浆补强分别在四川奉节及巫山两地各做两组试验，现仅以奉节组试验为例加以说明。图1-7为灌浆前后单孔一发双收的时差－孔深对比曲线；图1-8为灌浆前后跨孔的声速－孔深对比曲线。由跨孔测试结果可见灌浆后声速有明显提高，最高可达60%以上；而单孔测试最高14%、最小仅2%。单孔测试声速变化小的原因是此法能了解沿孔壁一个波长范围的声速，单孔声速的提高，说明灌浆范围已达声波观测孔的孔壁；而跨孔测试是直接了解两孔连线间的岩体灌浆情况。

图1-7　灌浆前后单孔一发双收的时差-孔深对深对比曲线

图1-8　灌浆前后跨孔的声速－孔深对比曲线

由于测试纵波声速的同时，还测试了横波声速，因此可计算出岩崩堆积体灌浆前后的动弹性力学性能的变化，见表1-4（李洪涛等实测，1998）。

1.5.5　长江三峡链子崖煤层采空区老空洞探地雷达探测

长江三峡链子崖底部煤层采空区的分布及其后期充填情况是评价链子崖危岩体稳定性的重要资料，同时也是确定治理工程混凝土承重阻滑键布置的重要依据。为此，在充分的地质调查分析基础上，委托煤炭科学研究总院采用地质雷达技术，利用PD₂、PD₆和PD₁三个勘探平硐对煤层采空区的空洞或充填疏松地带进行了探测，取得了较好的效果。

表1-4　奉节动弹性力学参数

地质雷达资料的解释是靠图形识别来进行的。具体解释过程是在资料处理后进行的对比，即对比波在相位、周期（频率）、同相轴和波形等运动学方面的特点，以及测点间在二维（横向与纵向）方向上组成的图形特征。同时，还应注意到相位的强弱（动力学特点）。图1-9为PD₂沿线的一段探地雷达图像，图中44～61m之间显示为灰岩分布区，在76～85测点之间出现周期加大，相位改变，呈现明显弧形同相轴，反映的是煤层采空区。根据采空区的这种特征所得PD₂平硐的探测成果列于图1-10与表1-5中（刘传正，2000）。

图1-9　PD₂Z线雷达图像（100MHz)

1.5.6　金丽温高速公路崩塌体井内电视探测

由于浙江金丽温高速公路k81段高边坡地质条件复杂，岩层破碎，构造挤压，节理裂隙及断裂构造十分发育，处于崩塌体范围内。根据甲方要求对锚索孔B6-5、B6-9、B4-8、B6-16、B6-19、B6-23进行测试，以上各孔孔径为φ130mm，锚索钻孔俯角15°。主要查找钻孔中裂缝（图1-11）及破碎情况（封绍武实测，2002）。

图1-10　PD₂平硐雷达测线布置与探测成果

1—煤层采空区；2—充填但未压实的采空区

表1-5　PD2平硐探地雷达勘查异常解释综合表

图1-11　浙江金丽温高速路k81段高边坡（水平钻孔—干孔）裂缝图片

参考文献

段永侯，罗元华，柳源等.1993.中国地质灾害.北京：中国建筑工业出版社

郭建强，彭成，孙党生等.2003.链子崖危岩体勘查中物探技术的应用.水文地质工程地质

胡厚田.1989.崩塌与落石.北京：中国铁道出版社

李媛，张颖，钟立勋.1992.中国滑坡崩塌类型及分布图说明书.北京：中国地图出版社

李智毅，王智济，杨裕云.1996.工程地质学基础.武汉：中国地质大学出版社

李智毅，唐辉明.2000.岩土工程勘查.武汉：中国地质大学出版社

李大心.1994.探地雷达方法及其应用.北京：地质出版社