- 王宗旭;
本文针对某隧道在花岗岩地层施工中的岩爆事件,研究工区隧道地震反射波法(Tunnel Seismic Prediction,TSP)探测参数和岩爆事件的相关性,总结出了花岗岩地层岩爆的地震反射法物性参数特征:在地层大埋深情况下(大于1 000 m),围岩处于较高地应力环境(实测地应力约40 Mpa),纵波速度、横波速度、动态杨氏模量、纵横波速度比、泊松比等参数总体值较高;在中等-强烈岩爆发生段,参数多数呈现由高(低)值向低(高)值过渡变化趋势,数值变化较为剧烈,纵波波速V_P值通常为5 300～6 100 m/s,横波波速Vs值通常为3 250～3 450 m/s,V_P/V_S值为1.65～1.90,泊松比v值为0.21～0.30,动态杨氏模量E_d值为70～92 GPa;在轻微岩爆发生段,参数多数呈现相对平稳、局部波动的特征,V_P值为5 050～6 400 m/s,V_S值为2 850～3 650 m/s,V_P/V_S值为1.64～1.95,泊松比ν值为0.21～0.32,动态杨氏模量E_d值为55～98 GPa。本文研究成果可为TSP预测岩爆提供参考,对类似工程具有一定的借鉴意义。
2025年05期 v.22 334-341页 [查看摘要][在线阅读][下载 1939K] - 王仕兴;赵思为;陈泓浩;杨均;
在广西溶蚀晚期喀斯特峰丛地貌区,传统钻探受单点信息局限,且钻探与地面物探因地形高差与接地条件限制难以实施,导致勘察空白,严重制约岩溶隧道地质风险评估。针对复杂地貌勘察瓶颈,研发自主知识产权的半航空频率域电磁法(Ground Air Electromagnetic Method, GAEM)。采用地面发射源与无人机接收系统协同探测,通过GAEM-1系统实现空中高效数据采集。针对时间域电磁法晚期道信号衰减快、探测深度不足且易受噪声干扰的缺陷,创新性地引入频率域多频点激发机制,同步提升探测深度与分辨率,并通过频域信号抗干扰特性保障数据质量。广西河池隧道探测显示:三维电性模型清晰刻画了进出口低洼区和山体内低阻异常带,其展布与断层及历史涌水点高度吻合。半航空频率域电磁法突破复杂地貌勘察限制,多频点激励实现深部岩溶发育区三维成像。建立的"电性-地质"关联模型,为岩溶隧道全周期风险防控提供技术支撑。
2025年05期 v.22 342-350页 [查看摘要][在线阅读][下载 4373K] - 罗议建;
我国水资源地理分布的极度不平衡使得修建大型跨流域调水系统成为合理配置水资源的必要举措。在调水工程建设前期,对深埋长大输水隧道的构造勘察是稳定线位、确定投资的重要前提。音频大地电磁法作为一种经济、高效的物探方法,在高原输水构造勘察中亦有多个成功应用的先例。本研究针对西部高原某跨流域调水工程开展基于音频大地电磁法的高原输水隧道构造勘察,通过在数据处理与地质解译中引入基于周边点约束和粒子群算法的伪二维反演、基于电阻率剖面的梯度异常提取和基于岩体完整性系数的隧道围岩等级划分三项关键技术,对电阻率反演结果进行了深入剖析与探讨。针对提出的反演技术,利用数值模型开展了有效性验证,并通过与商业软件反演效果对比验证了反演技术在反演速度和效果方面的优越性。最终,经多技术综合解译,有效圈定了勘察区内断层破碎带的位置展布、土石界线的分布深度以及各区域的围岩等级,为钻探布孔、建设投资以及后期施工风险评估和工艺选择提供了参考。
2025年05期 v.22 351-360页 [查看摘要][在线阅读][下载 2651K] - 张邦;杨常所;曹策;
超声波以其高精度优势在工程检测领域得到了广泛应用,然而自然岩体中严重的衰减效应限制了其在岩土工程勘察中的应用。针对桩底岩溶小范围高精度探测需求,使用高能阵列式超声成像方法可以达到精度与探测深度的平衡,但桩基成孔后恶劣的桩底环境、复杂的基岩发育情况对超声成像方法的应用造成了较大影响。通过物理模型试验,模拟了不同类型的桩底沉渣以及倾斜脱空条件下的超声传播特性,基于现场桩孔试验,对比分析了扫描方式、发射电压、发射波形等关键参数对探测效果的影响。结果表明:沉渣厚度不超过7.5cm、脱空倾角不超过17°时,阵列式超声换能器可以采集到有效数据;低压点扫描模式分辨率高、盲区小,但探测深度有限;高压面扫描模式可实现较大探测深度,但分辨率和盲区表现较差;中压线扫描模式则在分辨率与探测深度之间取得了良好平衡。本研究通过系统的试验分析,明确了超声成像技术的适用边界和最优采集参数,为桩底岩溶超声探测技术的工程应用提供了重要的技术依据和实践指导。
2025年05期 v.22 361-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 2773K] - 尚培培;章飞亮;刘尧江;马志凯;
采空区探测是保障铁路工程安全施工与线路优化设计的关键环节,尤其在重载铁路建设过程中,其隐蔽性和复杂性对地质稳定性构成显著威胁。本文系统分析了瞬变电磁法和微动探测等地球物理探测技术的应用特征,提出多方法协同的综合探测模式。通过某重载铁路穿越老窑采空区典型案例,验证了瞬变电磁法和微动法综合探测的有效性。实践表明:综合物探技术结合地质调查与钻探验证,可精准识别采空异常的空间展布特征,探测结果和钻探及孔内电视揭示具有良好的吻合性。研究成果为复杂地质条件下重载铁路工程采空区探测提供了可靠的技术路径,对预防地质灾害、保障铁路运营安全具有重要的工程价值。
2025年05期 v.22 370-377页 [查看摘要][在线阅读][下载 4366K] - 朱飞飞;
隧道围岩分级是隧道勘察、设计中一项重要的工作,也是施工支护的重要依据。以往工作主要通过地质调绘、钻探和地震折射法获取的纵波速度来定性判识岩体的完整程度。地质调绘法和钻探常受地表及地形条件等客观因素限制,难以达到理想精度。物探法效率高,浅埋隧道主要以地震折射获取的纵波速度作为围岩分级的主要依据,深埋隧道由于埋深大,现有技术参考大地电磁卡尼亚电阻率进行无科学定量分级,准确性低。本文针对深埋隧道围岩分级中的棘手难题,通过获取围岩卡尼亚电阻率,建立卡尼亚电阻与岩体完整性系数K_r之间科学定量化的相互关系,给定全隧道基础围岩等级,并建立了隧道开挖风险预警及基础围岩分级评价体系,为提高铁路山岭隧道基本围岩分级划分的准确性提供了另一种极具价值的科学评价方法,并通过实例验证了该技术优于原勘察成果。结果表明,基于卡尼亚电阻计算得到的岩体完整性系数K_r可以作为评价深埋隧道围岩等级的科学评价指标。
2025年05期 v.22 378-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K] - 宁刚;
西安地区发育于黄土层中的地裂缝,尤其是其浅部分支裂缝,因物性差异不明显且受城市环境强干扰影响,传统物探方法难以精确识别。本研究通过优化野外观测系统设计,采用道间距1_m、48道接收的半固定半滚动排列方式,显著提高了数据采集密度和覆盖次数。在数据处理阶段,通过共中心点道集互相关计算和多炮叠加技术,有效压制了环境噪声,大幅提升了原始数据的信噪比和抗干扰能力。在西安市东月路F8地裂缝的实例勘察中,该方法成功查明了地表以下20_m范围内一条隐伏次生裂缝的具体位置。并经后续槽探工程验证,确认了裂缝位置及倾向北的特征,探测结果与实际情况吻合良好。研究表明,基于共中心点互相关的瞬态面波方法在复杂城市环境下具有信噪比高、抗干扰能力强和横向分辨率高等突出优点,为解决浅部隐伏地裂缝探测难题提供了有效的技术手段,在工程地质灾害调查领域具有广泛的推广应用价值。
2025年05期 v.22 385-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 2471K] - 郭鼎一;
水平声波剖面法(Horizontal Sonic Profiling,HSP)作为一种新兴的盾构隧道预报技术,虽已取得初步成效,但尚未形成统一的技术实施规程。本研究以高原地区某盾构隧道工程为背景,系统优化了HSP数据采集流程,确立了“选取锚杆-安装采集检波器-布置背景检波器-数据采集”四个关键环节的技术规程。在数据处理阶段,采用200～2 000 Hz主频区间进行数据反演,成功获取二维及三维预报成果,并且以归一化能量80%作为风险区段划分阈值,有效识别潜在地质灾害区段。经100次预报实践与现场验证结果表明,基于本技术规程所获预报成果中,围岩等级预报准确率达到99.0%,剥落风险区段预报准确率为70.66%。该研究成果为盾构隧道施工提供了可靠的地质预警手段,对提升复杂地质条件下隧道施工安全性具有重要的实践意义。
2025年05期 v.22 393-400页 [查看摘要][在线阅读][下载 1888K] - 唐宇豪;唐林;刘康;赵思为;
为系统揭示滑坡体蠕动变形的演化规律及其形成机理,本文以某典型工程区为研究对象,综合运用地质调查、合成孔径雷达干涉技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar, In SAR)、地球物理探测、钻探以及监测等多源技术手段,对蠕动变形特征进行了全方位分析。通过遥感数据实现了对大范围地表形变的高效识别与定量监测,结合18个月累积形变量数据,分析了形变与气象因子之间的动态关系,随后通过瞬变电磁法与钻探验证,查明了坡体深部“硬-软-硬”的垂向地质结构特征,地表与孔内监测数据亦显示,变形量随时间持续累加,一年期中最高达到3.6_(mm)。研究结论认为,坡体特有的“硬-软-硬”岩土结构是蠕动变形发生的内在结构基础,其中厚度最高达到100_m的软弱夹层的空间展布与性状对变形范围和速率起决定性作用;而降雨入渗引发的地下水动力条件变化,则是驱动坡体变形加速和呈现阶段性演化的主要外在诱因。本研究提出的多技术融合方法为精准评价类似复杂地质条件下的蠕动型地质灾害提供了有力的技术支撑。
2025年05期 v.22 401-408页 [查看摘要][在线阅读][下载 2347K] - 金俊俊;刘康;甄大勇;
岩溶发育具有复杂性和隐蔽性的特点,岩溶强烈发育区岩面起伏大,溶洞规模差异大,空间分布规律性差。随着城市地下空间建设规模不断扩大,岩溶地区极易发生地表塌陷、岩溶水突涌等工程事故,因此岩溶精细化探测是工程地质勘察中的重点和难点。一直以来,岩溶探测以定性探测为主,多采用地面物探辅以钻探验证的方式。由于城市复杂的地下管廊、道路交通和建筑设施,高密度电法、瞬变电磁法和地质雷达等物探方法因环境条件限制无法应用,近年来多采用微动探测,但其精度难以解决岩溶定量探测问题;钻探成本高昂,且探测范围有限。相较于地面物探方法,跨孔地震波层析成像技术利用地震波初至时间反演地层速度,结合钻孔约束,具有较高的探测精度。为此,本文研究了基于钻孔数据的地质统计学岩溶定量分析方法,以及基于跨孔地震波层析成像技术的岩溶定量计算方法,为岩溶定量探测提供了可行的技术方案。通过工程实例对比,跨孔地震波层析成像岩溶定量计算体积约为钻孔地质统计学岩溶定量估算体积的57.6%,表明前者在精细化岩溶定量探测中具有较大的优势。
2025年05期 v.22 409-417页 [查看摘要][在线阅读][下载 1575K] - 汪文刚;刘铁华;卿志;雷改华;吴成书;
针对宜涪铁路深埋长大隧道面临的煤系地层强电磁屏蔽、断层发育及岩溶赋水风险高等特殊地质难题,本文以孟家垭隧道为研究对象,系统开展了地震反射波勘探技术的应用研究。通过野外数据采集参数试验,优化激发井深和药量,结合层析静校正、多域分频去噪、地表一致性振幅补偿及精细速度建模等关键技术,有效解决了地形高差大、岩溶干扰强及静校正复杂等问题。数据处理结果表明,最终地震剖面信噪比与分辨率较高,清晰揭示了研究区主要断层及裂隙发育带的空间展布,并标定了隧道洞身所在岩层岩性。研究证实,地震反射技术可有效识别深部地层界线和构造破碎带,但对小规模岩溶及局部裂隙的探测能力有限,本研究应用为类似复杂山区隧道工程的地质勘探提供了技术参考。
2025年05期 v.22 418-431页 [查看摘要][在线阅读][下载 3813K] - 袁航;
既有线下穿工程极易引发既有线路基病害并导致路基塌陷,影响行车安全,而病害对路基的影响具有隐蔽性和滞后性。本文全面分析了既有线路基检测技术现状,并提出将三维高密度电法探测技术应用于既有线路基病害检测,通过多排电极阵列对检测区域进行全方位测量,获取三维空间电场分布数据。对比单极-偶极、温纳-施伦贝谢两种装置模拟数据及反演效果,发现单极-偶极装置数据量更丰富,探测深度更大,对异常体的分辨能力更强;研究表明在路基两侧布置2～3排电极时,反演结果能够准确分析既有线路基下方低阻异常空间位置,可在既有线正常运营状态下开展检测工作,通过工程案例验证了技术方案的可行性。三维高密度电法探测技术为既有线路基病害检测提供了新的有效途径,有助于推动铁路基础设施维护技术的创新发展。
2025年05期 v.22 432-440页 [查看摘要][在线阅读][下载 2141K] - 李铮;李海;田云程;李鹏博;刘晓甲;
高速铁路隧道施工中普遍存在衬砌缺陷问题,容易演变成病害,直接威胁隧道安全与耐久性。本研究基于国内4个在建铁路项目的56条隧道、累计8231个缺陷样本,构建多维度数据库,通过高斯函数拟合、空间异质性分析及高径比量化方法,系统探究高速铁路隧道衬砌缺陷的分布规律与形态特征。研究发现,脱空、不密实与厚度不足是核心缺陷类型,其中Ⅲ、Ⅳ级围岩缺陷占比超过75%,拱顶与拱肩部位缺陷集中现象显著。脱空缺陷纵向长度主要分布在0.5～2 m范围内,形态呈扁平状,高径比普遍低于0.05。建立缺陷形态定量化模型,揭示围岩等级与缺陷演化的强关联性:Ⅴ级围岩(84.48%)脱空欠厚复合缺陷发生率较Ⅱ级围岩(15.56%)提升近6倍,且离散度显著增加。施工管理水平的差异直接影响缺陷率,部分短隧道因工艺控制不严,导致缺陷率超均值2倍以上,而系统性消缺可使缺陷率降至1%以下。研究成果为优化爆破精度控制、改进初喷工艺及智能运维提供了量化依据,能显著提升隧道结构安全性与隧道缺陷整治的经济性。
2025年05期 v.22 441-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 2976K] - 付利涵;高树全;
铁路工程中,瓦斯对隧道开挖危害极大。在构造发育区域煤系地层中,煤层受挤压导致煤与瓦斯分布情况复杂,更有必要通过超前地质预报探明掌子面前方瓦斯和煤层发育情况,降低开挖发生瓦斯浓度骤升甚至煤与瓦斯突出的风险。针对煤层瓦斯的预报,物探法可以通过分析不同物性参数变化趋势和特点,圈定围岩节理裂隙带、破碎带的位置,间接推测构造破碎煤层的大致范围。本文首先分析了构造破碎煤层的物性参数特点,再结合预报实例比较了隧道地震波探测法(Tunnel Seismic Prediction,TSP)的地震波波速、杨氏模量等物性参数变化趋势以及地质雷达剖面图异常形态特征与煤层破碎带的对应关系。结果表明,TSP低波速、低杨氏模量区与构造煤层破碎区域大致对应,再结合地质雷达法进一步细化构造煤层破碎带的空间形态,为超前钻探对煤层的进一步验证提供指导,为煤层瓦斯治理提供有针对意义的基础资料。
2025年05期 v.22 453-461页 [查看摘要][在线阅读][下载 2868K] - 姚禹;
高精度探测土石分界面对于保障铁路隧道工程地质勘察质量至关重要,其精度常需达到米级乃至亚米级,但在城市强干扰等复杂近地表环境下实现这一目标极具挑战。针对现有物探方法在此类环境中的局限性,本研究提出并应用了一种非侵入、无损的物探新方法——基于微动面波速度场的自相关干涉技术。该方法利用布置在深圳市轨道交通沿线的线性微动台阵采集数据,通过构建二维速度剖面、自相关剖面及三维空间土石分界模型进行高精度划分。实际资料处理结果表明,所获得的土石分界结果与地质钻孔及调绘资料高度吻合,验证了该技术在强干扰城市环境中进行土石界线地质勘察的有效性与实用性。
2025年05期 v.22 462-468页 [查看摘要][在线阅读][下载 2100K] - 吴奎锋;卢松;汪旭;赵晓彦;
为解决隧道电法类地质预报方法间关联性低、数据交互性差、对致灾水体探测紧精度不足的问题。基于现有地质预报技术特点及物性联合基础分析,将直流电阻率法与激发极化法联合探测技术引入到隧道施工期水体探测中。基于电阻率和极化率参数的结构耦合关系,通过引入基于交叉梯度约束的多参数联合反演算法,在数据层实现两种方法数据联合处理;基于钻爆法施工场景插入式耦合、石膏耦合、钢丝球耦合电极耦合装置试验,提出基于钢丝球耦合的隧道场景电极快捷布设方案。通过昌景黄铁路隧道的工程应用,验证了联合探测方法在掌子面前方地下水探测的可行性。联合探测方案可有效改善体积效应的影响,探测结果在对地下水体异常位置聚焦、空间范围圈定、提升探测结果准确率等方面具有较好的作用。同时结合钢丝球耦合电极的现场布设方案,可实现电极快捷布设,大幅减少现场测试占用施工时间,提升现场工作效率。研究结果为隧道工程含水体超前探测提供了一种实用技术。
2025年05期 v.22 469-479页 [查看摘要][在线阅读][下载 2669K] - 杨富东;刘超;黄政毅;王侨;陈耀文;余颂;
近年来,随着隧道工程向深部、复杂地质环境延伸,基于传统经验的施工模式已难以满足安全生产管控的需求。如何通过精细化地质勘察、动态风险预警等技术,实现地质风险的超前识别与主动防控,成为提升矿山法隧道施工安全性与可靠性的关键命题。本文以某喀斯特地区城市地铁矿山法隧道施工过程中涉及隐伏岩溶的应急探查为例,结合地质雷达法、微动勘探法等多种工程物探手段,从浅-中-深整体空间角度,精确探明施工隧道掌子面附近隐伏岩溶发育位置,指导后续施工处治,取得了良好效果,为今后类似复杂隧道工程的风险管控提供参考。
2025年05期 v.22 480-490页 [查看摘要][在线阅读][下载 2384K] - 刘荻;冉杰;李守刚;
衬砌背后空洞作为隧道常见的一种病害,已成为建设项目中各方关注的焦点。然而,不同空洞的形态和尺寸在地质雷达图谱中往往表现出不同的形态,其中衬砌背后平行状的空洞因其反射弱、特征不明显,容易造成检测人员的漏判。为解决隧道衬砌背后平行状空洞因地质雷达反射弱、特征模糊导致的检测漏判问题,提升此类隐蔽性空洞的判识精度。针对隧道衬砌背后空洞这一病害,本文结合模型试验和数值模拟,以某新建线铁路隧道中较为典型的验证资料为例,对衬砌背后倾斜和平行状的空洞在地质雷达图谱中的特征进行总结和探索,为隧道衬砌空洞检测数据的精准判识提供技术参考。
2025年05期 v.22 491-498页 [查看摘要][在线阅读][下载 1713K] - 岳鑫;潘荣国;鲁凯亮;陈兴;武林涛;高扬;樊亚楠;
目前利用瞬变电磁法(transient electromagnetic method, TEM)进行隧道超前地质预报时普遍将观测系统置于掌子面上,然而掌子面时有岩体掉落,严重威胁工作人员的安全。针对此情况以及隧道超前探测中瞬变电磁数据解译的问题,本文采用一种基于反函数原理的视电阻率解释方法,同时研究观测系统位于掌子面后方对探测结果的影响。首先计算电偶极子的均匀全空间响应,通过矢量叠加得到回线源中心点处的瞬变电磁场;然后基于反函数原理,选取衰减电压z分量进行全域视电阻率定义,采用三维模型对该方法进行验证,并分析视电阻率随观测系统位置移动的变化特征;最后对实测数据进行处理,并与隧道地震波超前预报(tunnel seismic prediction,TSP)成果互相验证。结果表明:本文视电阻率定义方法可有效表征掌子面前方的含水异常体;将测线后移一定距离,并不影响对掌子面前方含水体位置的大致判断,这为隧道超前探测工作的安全做出了保障。
2025年05期 v.22 499-506页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
- 赵思为;王仕兴;刘康;
针对复杂艰险山区隧道勘察中传统地质勘探手段受限的难题,本研究旨在研发无人机全航空瞬变电磁探测系统,以提升不良地质体探测效率与精度。方法上,通过集成轻量化发射与接收系统于无人机平台,设计双极性方波发射、补偿线圈抑制一次场干扰及高精度数据采集硬件架构,结合小波多分辨率分析与自适应阈值降噪算法优化数据预处理流程;同时开展与半航空频率域电磁法的同精度对比试验,验证系统可靠性。工程应用表明,全航空瞬变电磁系统可有效识别断层破碎带及岩性分界面,其电阻率异常特征与半航空频率域电磁法结果高度一致,验证钻孔证实了探测准确性。然而,受限于无人机载重与瞬变电磁固有特性,其探测深度与分辨率低于半航空频率域电磁法。结论指出,本系统已具备工程实用性,未来需通过提升发射磁矩进一步优化性能。研究成果为复杂艰险山区隧道勘察提供了高效、安全的技术支撑。
2025年05期 v.22 529-536页 [查看摘要][在线阅读][下载 2293K] - 汪强强;马涛;王军伟;李良泉;陈婷;郭玺;张冲;
随着探测深度的增加,常规方法的成本大幅提升,效率大幅降低,研究适用于深部目标体探测的方法能够有效改善该情况。本文结合探测区域内的既有钻孔提出了一种井中激发、地表接收的井-地三维观测方式,采用三维有限元数值模拟,对不同模型的井-地激电响应特征进行了模拟计算,与对称四极装置的模拟结果进行对比分析。结果表明井-地观测方式能有效反映深部目标体的信息,且比对称四极装置的探测深度更深,探测效果更佳。
2025年05期 v.22 537-546页 [查看摘要][在线阅读][下载 4151K] - 卿志;
随着工业文明的发展,大量的电磁噪声混入观测数据中,导致数据出现畸变,成为限制电磁勘探质量的瓶颈问题。本文通过分析强电磁干扰地区含噪电磁场观测数据的信噪特征,针对性地开展抗噪处理技术研究。在天然场源及人工场源大地电磁法的理论基础上,提出了采用远参考技术、聚类分析及Rhoplus数据拟合的多方法融合抗噪处理方案。天然场电磁信号采用远参考技术和Rhoplus数据拟合处理;人工场源采用伪随机信号激励,数据采用聚类分析去噪。经过测试统计,对于天然场含噪大地电磁数据,该处理方案对50_(Hz)工频干扰的压制率达到了85%,低频段视电阻率离散度降低了60%;对于人工场源含噪数据,80%的响应数据在1 Hz左右低频段的估算质量得到明显改善。表明该处理方案能够有效压制强电磁噪声影响,提高含噪大地电磁数据的稳定性和可靠性,能更准确地反映地下地质结构的真实情况。
2025年05期 v.22 547-555页 [查看摘要][在线阅读][下载 2201K] - 宗传志;
面波勘探作为浅层地球物理勘探的重要方法,凭借其无损探测、高效采集和经济优势,在工程地质勘察、城市地下空间开发及地质灾害评估等领域得到广泛应用。然而,传统震源装置在复杂地质条件下普遍存在激发效率低、环境适应性差等问题,导致探测精度受限,制约了该方法在特殊场景下的工程适用性。本研究基于冲击地震波场耦合理论,采用TDIS(Tong Du Impact Source,TDIS)可控冲击震源技术,针对人工锤击、落锤震源和可控冲击震源三类激发装置,系统对比其在不同地质环境中的适应性。通过在强环境噪声干扰的城区、厚覆盖层郊野及薄松散层丘陵三类典型场地开展对比试验,综合原始数据质量、频散谱能量聚焦特性、反演模型与地质验证结果的一致性,得出以下结论:1)在城区强噪声背景下,可控冲击震源较人工锤击具有显著抗干扰优势,频散曲线连续性明显改善;2)相较于落锤震源,可控冲击震源在复杂地形适应性、设备便携性及连续采集效率方面更具优势;3)厚覆盖层场地中,可控震源展现出更大的有效探测深度;4)对于基岩埋深较浅的丘陵区,三类震源的勘探效果趋于一致。研究成果验证了可控冲击震源在提升复杂环境下面波勘探精度与探测深度方面的技术优势。
2025年05期 v.22 556-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 2758K] - 田云程;刘晓甲;
针对探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)在实际检测中因电磁波衰减、噪声干扰及多路径反射导致分辨率受限的问题,本文基于时域有限差分法(Finite-difference Time-domain,FDTD)构建数值模型,结合GPRmax仿真软件,系统研究了不同频率天线(400 MHz/900 MHz)对隧道衬砌脱空、钢筋分布不均等缺陷的垂直与水平分辨率特性及其影响因素。通过精细化建模与物理试验验证,揭示了天线频率、缺陷尺寸及埋深与分辨率之间的内在关联机制。研究通过分层脱空模型和钢筋间距模型开展数值模拟,量化了垂直分辨率与水平分辨率的理论极限。研究表明,高频天线(900 MHz)在浅层可实现λ_1/10的垂直分辨率和0.15 m的水平分辨率,而低频天线(400 MHz)虽分辨率下限为λ_2/8且水平分辨需0.20 m间距;埋深增加会导致菲涅尔带直径扩展,高频天线(900 MHz)分辨率随深度下降更显著。本文通过FDTD方法实现了隧道衬砌多缺陷模型的电磁场动态响应模拟,揭示了天线频率选择需权衡分辨率与探测深度的矛盾,提出多频数据融合策略以提升复杂工况下的检测精度。
2025年05期 v.22 565-573页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K] - 田占峰;裴世建;陈实;于强;
为解决深埋地下管线的精准探测问题,本文采用地面低频充电大回线法与孔中电磁法结合的综合探测技术,应用中铁六院研制的深埋地下管线及桩基探测系统,成功查明了天津某工程通信光缆和济南地铁中水管道的平面位置和埋深,两个工程实例表明:低频充电大回线法在一定管线深度范围,可初步预估管道平面位置和埋深,精度可达米级;对于超深管线,可逐孔逼近目标管线,通过孔中电磁法实现深埋管线平面位置及埋深的厘米级精确测量;同时该技术具有精度高、抗干扰性强和操作灵活等优势,为城市地下空间安全开发提供了可靠的技术支持。
2025年05期 v.22 574-580页 [查看摘要][在线阅读][下载 1570K] - 袁磊;王其合;周鹏程;张利兵;
既有铁路路基岩溶探测对保障运营安全至关重要。传统物探方法(如钻探、地质雷达)受成本、效率或分辨率限制,难以满足大范围、高精度检测需求。微动勘探法在路基探测具有非破坏性和环境适应性优势,但其数据分析仍依赖人工经验,尤其在复杂地质条件下识别精度有限。本文针对微动数据中地层界面模糊、溶洞异常识别困难等问题,采用分布式模糊聚类、高斯混合模型与自组织映射三种机器学习算法,实现地层自动分层与溶洞异常识别。通过京沪铁路某区段微动数据与钻孔验证对比,量化评估各算法性能。结果表明:分布式模糊聚类在地层分界面识别中平均误差为8.2%,显著优于传统反演方法(12.5%),且抗噪能力强;高斯混合模型在区分岩性重叠分布(如全充填与半充填溶洞)方面表现良好,平均误差为10.3%;自组织映射虽能直观展示异常空间分布,但对噪声敏感,平均误差达13.1%。综合认为,以分布式模糊聚类方法为主、高斯混合模型为辅的联合策略可有效提升铁路路基岩溶探测的精度与效率。
2025年05期 v.22 581-588页 [查看摘要][在线阅读][下载 1925K] 下载本期数据