- 甄大勇;王仕兴;邓勇;张家坤;
我国的高铁网络发展迅速，但在一些复杂艰险山区的铁路隧道勘察中，技术人员几乎无法抵达线路点位完成数据采集，致使传统的地面物探方法极难开展。为解决这类问题，通过引入近些年发展的新兴物探方法——地空电磁法(Ground-Airborne Electromagnetic Method, GAEM),该方法采取地面发射、空中接收的工作模式来解决了技术人员上不去、采集不了数据的难题。本文基于某处艰险山区隧道勘察进行了地空电磁法的实验，首先总结了现阶段地空电磁法的野外工作流程及一些注意事项；然后通过对野外实测数据的处理与反演成像，成功圈定了实验测区内的城巴大断裂及一处无名断层位置，以及探明了该区域拟定隧道部分区域内的地质构造情况；最后将地空电磁法反演结果与音频大地电磁法结果及地质钻探结果对比，结果表明地质结构对应良好，验证了地空电磁方法的可靠性和有效性。案例结果证明，地空电磁法是在艰险山区隧道进行勘察的有效技术手段，为今后的艰险山区隧道勘察提供了新思路。
2023年04期 v.20 437-445页 [查看摘要][在线阅读][下载 17000K] - 康耀;杜安鹏;
为查明隧道沿线的地下岩层结构与不良地质体分布情况，运用地震折射波、瞬态面波以及EH4(StratagemEH4电磁系统)三种物探方法，对隧道地质情况进行综合探测，并与实际的地质与钻孔资料对比分析，探测结论如下：(1)根据隧道进出口纵波与面波波速分布情况，可推断出隧道进出口整体地层较为稳定，但浅表地层为黏土或碎石夹块石，故在边坡的开挖过程中应加强防护措施；(2)在隧道K14+860～K17+675页岩、灰岩区存在多段低阻异常，结合钻孔岩芯资料，推断该区域地层中存在溶蚀区、破碎带、断层等不良地质情况，施工中应适时进行动态监测；(3)在对隧道整体地质情况进行普查时，可选择探测深度大、效率高的EH4大地电磁法，对于不良地质体较为发育的页岩与灰岩区域，需加密探测，必要时进行钻孔验证，在隧道进出口重点区域，可以采用精度更高的地震折射波与瞬态面波法。
2023年04期 v.20 446-453页 [查看摘要][在线阅读][下载 2362K] - 刘金锁;刘盛东;曹煜;刘惠洲;王宗涛;
垃圾处理已逐渐成为环境治理所面对的一个关键问题，垃圾处理必须控制的就是垃圾体量的计算。本文根据安徽某垃圾填埋场不同的填埋覆盖条件，包括覆土、上覆HDPE(高密度聚乙烯)膜，上覆混凝土等，首先结合垃圾填埋场底部岩体与垃圾的物性差异，针对上覆HDPE膜和上覆混凝土的垃圾填埋场采用无接触式瞬变电磁法，对上覆土层的垃圾填埋场采用接触式高密度电法；然后在形成垃圾填埋场视电阻率剖面后，其中垃圾底部岩层的电阻率约为80～90Ω·m,垃圾所在位置的视电阻率约为30～40Ω·m,在视电阻率划分明显界面区域进行钻孔取芯，结合实际的钻孔资料确定垃圾的底部界面与土壤的分界面电阻值为29Ω·m;最后利用多条测线的剖面进行三维立体插值，计算出垃圾的分布范围和实际方量。本文研究成果对不同覆盖方式的垃圾体量的计算有借鉴意义，为环境治理提供了有力的数据支撑。
2023年04期 v.20 454-461页 [查看摘要][在线阅读][下载 4127K] - 黄凯;农观海;蒋海民;邓耀辉;
某垃圾填埋场始建于2000年，库区容量为1 022万m~3,在2020年一次日常巡查中，发现库区边缘碳酸盐岩裂缝中有渗滤液渗出，形成散染区，有逐渐扩大的趋势，为了快速获得渗滤液渗漏运移通道及地下空间的污染范围，防止造成重大的污染事件，开展了垃圾填埋场渗漏调查。通过实施大定源瞬变电磁法对垃圾填埋场进行探测，利用剖面视电阻率值和不同时间道次切面视电阻值构建地下空间的电性结构，并结合水文地质和基础地质资料进行精细解释，推测了垃圾填埋范围、渗滤液渗漏位置及运移通道。本次应用结果表明：大定源瞬变电磁法可以提供45个不同时间道次的切面视电阻数据值，结合剖面视电阻率值、地质、水文等信息，可以实现地下空间的立体化和透明化，所以应用大定源瞬变电磁法对垃圾填埋场进行渗漏调查时，能快速识别污染源空间位置和渗滤液的运移通道，反应污染物的立体分布和未来发展趋势，对垃圾填埋场渗漏导致的环境污染治理具有重要意义。
2023年04期 v.20 462-470页 [查看摘要][在线阅读][下载 2708K] - 李应战;计鹏;张德强;雷凯;
不良地质体将会对地铁施工带来安全风险。由于常规地质钻探不可能做到连续、全面揭露地质情况，必然存在地质空白区和遗漏区，辅以综合物探手段加以查明极其必要。本次研究以广州地铁勘察项目为例，结合前期勘察成果，首先采用微动探测和等值反磁通瞬变电磁法对某地铁分支两处可能发育复合型断裂并与线路相交的区域进行针对性的施工勘察，最终确定了该隐伏分支复合型断裂与在建地铁线路的位置关系。然后采用地震CT(Computed Tomography, CT)和钻孔验证相结合的方式对某线路某车站进行岩溶探测，通过对比分析地震CT与钻探验证成果，得出本次成果划分的基岩面与验证结果基本一致；地震CT成果圈定的溶洞位置和规模(高度)与钻探验证孔实际揭示吻合度较高，误差均在正常范围内。本次研究表明，采用综合勘察技术，可以更有针对性地查明场地内地质情况，优化设计及施工方案，以保证地铁施工和后续运营的安全。
2023年04期 v.20 471-479页 [查看摘要][在线阅读][下载 5828K] - 牛俊伟;戢超;李振华;李鹏;袁伟;郑学文;李东志;
堆石混凝土坝作为新型混凝土坝型，目前被广泛地应用于水利水电工程建设中。在桃花源水库工程建设中，为提高自密实堆石混凝土坝质量，采用多种试验检测方法在自密实堆石混凝土坝中开展应用进行质量管控。本文简述了自密实堆石混凝土坝质量管控中的要求，分析了各种试验检测方法在施工质量控制过程的运用及所取得的成果并对应用效果进行了评价。使用探地雷达法对堆石混凝土模型进行检测，得到的如架空等质量缺陷的位置与实际相符，适用于大体积和大仓面混凝土现场快速检测；孔内电视录像通过对孔内表观照片的分析得到堆石混凝土内部的缺陷率；超声波检测方法是检测堆石混凝土内部密实度情况，从而反映堆石混凝土坝的充填情况；钻孔压水试验被用来检测大坝的抗渗性。但目前实际施工过程中，后三种检测方法，用得较少，代表性差，因此提出了加强质量管理过程控制中采用探地雷达法进行快速检测的建议，为类似工程开展试验检测工作提供技术支撑。
2023年04期 v.20 480-490页 [查看摘要][在线阅读][下载 2201K] - 喻波;
在桥梁桩基础选址的勘察阶段，桩基础位置的岩面和岩溶探测是十分重要的工作。目前采用的主要孔内物探方法技术为跨孔CT技术。传统的跨孔CT技术在测线布置方面相对随意，在资料解译方面，也是基于每个跨孔CT二维拟断面单独进行解译。因此，无法刻画出整个测区岩面和岩溶的形态。为了解决上述问题，需要采用拟三维跨孔地震波CT探测技术。其主要难点是拟三维数据的采集和三维视图的生成。为了实现拟三维探测，在数据采集时，采用网格方式布置测线，完成三维网格节点数据的采集。在数据处理和资料解译时，通过Voxler平台对数据进行三维网格化，完成三维可视化成图，并利用三维视图进行解译形成三维成果。应用实例中，展示了整个测区地质构造、基岩面及岩溶的三维空间形态。通过对断裂构造的分析，确定了岩体分布范围，指导断裂区域桩基础类型的选择，在断裂的上盘采用摩擦桩，下盘采用端承桩。通过三维基岩面形态，避免了桩底位置半边岩的情况以及对岩溶的误判，进而指导岩溶的治理工作。通过分析岩溶的三维分布，理清岩溶间的连通关系以及确定了桩身、桩底与岩溶的位置关系，为桩基础的桩长设计以及岩溶的治理提供了依据。
2023年04期 v.20 491-499页 [查看摘要][在线阅读][下载 4060K]
- 谢维;陆宇洋;童孝忠;杨结硕;王纪迎;
正反演技术是获取全面地下介质信息的关键，研究者们一直致力于发展稳定、高效、高精度的地球物理正演技术。直流电阻率法中间梯度装置的主要观测区域的初始电场可视为水平均匀电场，本文为实现对直流电阻率法的中间梯度装置的电位分布及视电阻率曲线响应正演模拟，采用有限差分方法对二维地电模型的均匀电场进行正演。在前人基础上，采用非均匀网格剖分电流主要影响范围，以减少网格数量，提高计算效率。本文首先从均匀电场满足的拉普拉斯方程边值问题出发，详细地分析了非均匀网格剖分、微分方程的差分离散、线性方程组的求解等各个步骤。其次，对均匀半空间模型试算并与模型解析解对比，结果表明，地表视电阻率响应的有限差分数值解与解析解吻合，验证了有限差分算法的正确性和稳定性。最后，对单个异常体的二维地电模型和多个异常体模型的电场进行正演计算，总结了异常体及其电场分布规律。本文形成的有限差分算法，对于均匀半空间验算的正演模拟中，计算时间为2.432 26 s,相对误差不超过1.5×10~(-12)%。在本文中的算例中，各个模型的视电阻率曲线图及电位等值线图都能较好地反应异常体的分布情况，说明本文的有限差分算法能对均匀外电场进行有效模拟，为实际测量数据的定性解释提供思路。
2023年04期 v.20 529-537页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K] - 赵朋朋;张鹏;代晨昱;
目前槽波探测中的采集工作通常是通过数字地震仪配合动圈检波器来实现的，动圈检波器在频带宽度、抗干扰能力及自身重量方面仍有一定提升空间。同时，煤矿井下干扰严重、运输条件差、槽波震源频带宽度大，常规的数据采集系统有一定的局限性。地面MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)全数字检波器相对于动圈检波器具有动态范围大、频带宽、设备轻、受电磁干扰影响小的特点。为了减少井下环境对槽波探测技术的影响，本文将MEMS加速度计引入到煤矿井下地震勘探，利用自主研发的基于MEMS的槽波地震仪开展了与传统的动圈检波器采集系统对比试验，进行了透射槽波和反射槽波的波场分析，并对对比数据分别进行了偏移成像。实验证明，基于MEMS的槽波地震仪除了在仪器重量有一定优势外(100道设备总重量大约相当于集中式地震仪的25%),采集的数据波形连续性更好，频带宽度大约高于动圈检波器200 Hz,偏移成像结果中巷道及断层反应更明显。
2023年04期 v.20 538-547页 [查看摘要][在线阅读][下载 3524K] - 曹建伟;耿德祥;田成富;殷立阳;韩义;王明明;
井下电视成像技术能够提供井下直观的图像信息，广泛地应用于工程勘察领域。在井下电视图像资料解释中，通常基于图像显示的地层岩性、产状和构造发育情况，利用人工来推断地层分层分区的边界。为降低人工识别的主观影响、提高识别效率，本文提出基于2D Log-Gabor滤波器的井下电视岩层纹理特征分区方法，通过基于最佳聚类数选择的K-均值聚类算法(Optimal K-means Clustering Selection Algorithm, OKMS算法)实现不同纹理特征区域井下地层的分区。实际应用表明：基于2D Log-Gabor滤波器的井下电视岩层裂缝分区方法能够对岩层裂缝、破碎带和完整岩层进行客观准确的分区，自动分区效率和准确率较人工识别提高了36%,该方法为井下电视岩层裂缝自动分区提供了参考依据。
2023年04期 v.20 548-554页 [查看摘要][在线阅读][下载 1460K] - 崔亚彤;王胜侯;李金伟;吴宇豪;梁思维;马振宁;
受到外业采集条件限制和施工环境的影响，通常很难采集到理想且完整的规则采样地质雷达数据。地质雷达数据的缺失和不规则采样容易对数据处理过程产生严重干扰，影响后续解释工作。本文给出了一种基于无展开随机QR分解(Uncoiled Randomized QR decomposition, URQR)的地质雷达数据重建方法。首先引入随机QR分解算法实现对地质雷达数据矩阵的降秩计算，并通过利用无展开求平均快速算法，来解决降秩后的Toeplitz矩阵对角线求平均效率低，内存占用量大的问题。然后基于凸集投影理论，实现了无展开随机QR分解算法的数据重建流程。最后，利用本文方法与随机奇异值分解(Randomized Singular Value Decomposition, RSVD)算法，对理论与实际地质雷达缺失道数据进行重建，通过对比质量因子Q值，说明了本文方法重建效果优于RSVD方法，对于大型地质雷达数据的重建，本文方法计算效率明显高于RSVD方法，验证了本文方法的有效性、可行性、效率高的特点。
2023年04期 v.20 555-563页 [查看摘要][在线阅读][下载 2785K] - 王嘉文;余永鹏;杨彦成;闫建波;芦震;
渗透系数是重要的水文地质参数，一般通过抽水试验获取，但存在操作繁杂、成本高等不足，通过测井数据预测含水层渗透系数是弥补这一不足的重要方法。首先以宁夏红柳井田侏罗系含水层为例，利用取得的钻探、测井、水文等数据，通过统计分析和回归分析的方法，研究了含水层测井曲线响应特征与渗透系数的相关性。结果表明：侧向电阻率、远源距伽马-伽马、近源距伽马-伽马与渗透系数自然对数呈较强正相关，自然伽马、自然电位与渗透系数自然对数呈较强负相关性。然后建立了多测井参数预测含水层渗透系数的多元回归模型，利用F函数和实测数据对预测模型进行了检验。预测数据与实测数据的相对误差在7.98%～11.29%之间，证明预测模型是有效的。该模型可用于探煤钻孔含水层渗透系数的预测计算，为井田水文地质环境评价和生态环境保护提供依据。
2023年04期 v.20 564-571页 [查看摘要][在线阅读][下载 1011K] - 吴奇;郑德华;胡创;王永锋;杨彬;
本次研究针对地下洞室扫描采集的激光点云中存在支护锚杆噪点的问题，提出了一种基于锥形特征的二维横断面锚杆噪点剔除方法，设计了洞室二维横断面点云获取和锚杆点云精剔除的过程。首先提取洞室点云的二维中轴线，根据不同位置局部点云密度来自适应截取横断面点云切片，降低单次数据处理量；然后通过构建移动检测窗口，结合支护锚杆的结构参数，初步剔除锚杆点云；再采用基于锚杆锥形特征的噪点精剔除方法，对初步剔除的锚杆点云进行重采样。实验结果表明：构建的移动检测窗口初步识别锚杆噪点数量略多于目视判读的噪点数量，无锚杆漏识别现象；采用基于锚杆锥形特征的噪点精剔除方法，总体上，点云数据精确剔除噪点前后的平均误判值由37.32%降至18.19%,能有效地为地下洞室点云后续进行变形分析提供高质量的点云数据。
2023年04期 v.20 572-580页 [查看摘要][在线阅读][下载 2048K] 下载本期数据