利用地震波CT技术精细化探测隧洞间岩溶构造

蔡连初，等：利用地震波ＣＴ技术精细化探测隧洞间岩溶构造　利用地震波ＣＴ技术精细化探测隧洞间岩溶构造　蔡连初　，缪念有　（１．浙江华东工程安全技术有限公司，浙江杭州，３１００１４；　２．华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州１，３１００１４）　摘　要：地震波ＣＴ技术主要用于二维空间探测，为查明某水电工程隧洞间围岩的溶蚀构造，布置多组交叉地震波　ＣＴ探测剖面，利用二维地震波ＣＴ技术反演得到隧洞间围岩波速的空间分布，然后用专门的绘图软件绘制三维波　速等值面并形成三维实体图形。根据三维实体图形中低波速围岩的空间分布，分析判断溶蚀构造的形态，从而实　现对岩溶构造的精细化探测。　关键词：地震波ＣＴ；岩溶构造；三维精细探测　Ｔｉｔｌｅ：Ｆｉｎｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｋａｒｓｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｂｙ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ＣＴ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／／ｂｙ　ＣＡＩ　Ｌｉａｎ—ｃｈｕ　ａｎｄ　ＭｌＡ０　Ｎｉａｎ—　ｙｏｕ／／Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｈｕａｄｏｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ＣＴ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｓｐａｃｅ．Ｔｏ　ｆｉｎｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　Ｋａｒｓｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ａｔ　ａ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｓｅｔｓ　ｏｆ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ＣＴ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ａｒｒａｎｇｅｄ　ａｎｄ　２一ｄ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ＣＴ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗａｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｖｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌｓ．Ｆｏｌｌｏｗｅｄ　ａ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ　３——ｄ　ｃｏｎｔｏｕｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｗａｖｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｆｏｒｍ　ａ　３－ｄ　ｍａｔｅｒｉａｌｉｚｅｄ　ｖｉｅｗ．Ｂｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｗａｖｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ．ｔｈｅ　Ｋａｒｓｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．　ＫｅＹ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅｉｓｍｉｃ　ＣＴ；Ｋａｒｓｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；３一Ｄ　ｆｉｎｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　中图分类号：Ｐ６３１．４　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７１—１０９２（２０１４）０１—００５７—０２　０引言　地震波ＣＴ探测技术的基本原理是利用地震波　穿透地层，通过观测地震波的走时或振幅，经计算　１溶蚀构造探测条件分析　地震波在地层中的传播速度与岩石的物理性　质、内部结构及其环境条件有关，主要影响因素有：　岩性、孔隙度、孔隙中的填充物、密度、埋藏深度以　及地质年代等。对于一给定的探测区域，如果岩性　相同，密度、埋深、地质年代等基本不变，则影响地　震波速度变化的主要是孔隙度和孔隙中的填充物。　威利等人在１９５６年提出时间平均方程，用以　描述地震波速度与岩石孔隙度的关系：　ｌ／Ｖ＝（１一￣）／Ｖｍ＋‘ｐ｜ｖＬ　式中：　——反演重建地质体内部的结构图像，根据成像物理量　的不同分为波速成像或衰减系数成像。波速成像　是最常用的地震波ＣＴ方法。近年来，随着计算机　技术的发展和工程地球物理观测技术的进步，二维　地震波ＣＴ技术和探测精度不断提高，在工程中的　应用也日益广泛。由于二维地震波ＣＴ是对目标体　的“切片”式探测，单一地震波ＣＴ剖面无法了解岩　溶等三度地质体的全貌，而三维地震波ＣＴ技术仍　在理论研究阶段，因此采用多个交叉地震波ＣＴ剖　面对目标体进行多方位的探测，然后利用专门的绘　图软件将各剖面的地震波ＣＴ探测成果绘制成三维　实体图形。根据三维实体图形中低波速围岩的空　间分布，分析判断溶蚀构造的形态，实现对隧洞问　岩溶构造的精细化探测，达到查明岩溶构造全貌的　目的。　地震波的速度；　，　岩石骨架的波速；　孔隙中充填物的波速；　——妒——岩石的孔隙度。　当孔隙度为零时，地震波的速度等于岩石骨架　的速度；当孔隙度为１００％时，地震波的速度等于孔　隙中充填物的速度。孔隙中的充填介质往往包含　松散的固体、气体、液体或混合流塑体，相对由致密　ｈｔｔｐ：／／ｍａｇｔｅｃｈ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｒｌ　２０１４．１大坝与安全　Ｂｙ　ＫＥ　Ｈｕ：Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌｅａｋａｇｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｊｏｉｎｔ　ｏｆ　Ｓｈｅｎｘｉｇｏｕ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　进行过的表层灌浆堵漏方法，结合设计图纸资料分　析，最后确定本工程在交通廊道上游侧墙６１５．０５　ｍ　高程设置骑缝灌浆孔，孑Ｌ径４，７５　ｍｍ，打穿第二道铜　片止水，孔深直至两道铜片止水之间，在６１４．７ｍ高　程处设置表层骑缝灌浆孔，孑Ｌ径　１１０　ｍｍ，孔深直　至第二道铜片止水前。　灌　图４左岸接头坝横缝漏水处理局部放大图　Ｆｉｇ．４　Ｐａｒｔｉａｌ　ｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｅｐａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｔ　ｔｈｅ　４漏水治理效果及结论　（１）灌浆结束后，对左岸泄洪闸及接头坝段进　行了全面的检查，无渗漏水，对局部表面裂缝潮湿、　滴渗部位进行补灌处理。灌浆后无水珠挂滴现象。　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｊｏｉｎｔａｔｔｈｅｌｅｆｔｂａｎｋ　（２）灌浆结束后经历一个汛期的考验，对原漏　水部位重新进行全面检查，未发现渗漏水现象，堵　漏效果是明显的。　（３）针对混凝土结构缝止水设防传统方法（设　置两道止水，中间再增设沥青井）经常发生横缝渗　漏水处理难度大和费用高等问题，改为在两道止水　间灌注聚氨酯材料封闭两道止水间渗流通道，消除　了横缝渗漏水隐患，表明采取的方法是合适的。　（４）该渗漏水的成功治理，提高了工程安全运　行水平，横缝漏水治理的方法是合理可行的，积累　了一定的工程经验，值得总结和推广。　（５）今后加强其耐久性检查，发现渗漏再次处　理。　■　参考文献：　［１］刘黎昕．探讨大坝横缝渗漏处理施工技术［Ｊ］．东方企业文　化，２０１１（１２）：２００；１６５．　［２】陆志华．大朝山水电站９—１０号坝段横缝漏水化学灌浆处　理［Ｊ］．大坝与安全，２０１２（１）：６８—７１．　【３】黄会宝，沈定斌，罗正英，江华贵．铜街子水电站大坝廊道　垂　……结构缝漏水分析与治理［Ｊ］。大坝与安全，２０１２（４）：５０—５４．　表层止水；——灌浆孔止浆孔示意图　图３左岸接头坝横缝漏水处理示意图　Ｆｉｇ．３　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｅｐａｇｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ』ｏｉｎｔ　ａｔ　ｔｈｅ　ｌｅｆｔ　ｂａｎｋ　收稿日期：２０１３—０７—２１　作者简介：柯虎（１９８６一），男，湖北黄石人，从事大坝安全　监测基础工作。　（上接第５８页）　波ＣＴ探测方法，得到三维可视化成果，极大地提高　了地震波ＣＴ探测成果的质量和探测精度，是利用　二维地震波ｃＴ技术对三度地质体进行高精度三维　勘探的有益探索。　■　化工，２００９（２）：３８—４０．　［２］赵永贵，李勤，郭鸿，靳洪晓．地震ＣＴ的新技术及在工程　地质中的应用［ｃ］．第六届全国工程地质大会论文集．　［３］卞爱飞，於文辉．三维最短路径法射线追踪及改进［Ｊ］．天　然气工业，２００６，２６（５）：４３—４５．　收稿日期：２０１３—０８一Ｏ１　参考文献：　［１］赵德庆．关于地震波传播速度的几点认识［Ｊ】．内蒙古石油　作者简介：蔡连初（１９６９一），男，汉族，湖南湘潭人，高级工　程师，长期从事工程地质勘探和地质超前预报工作。　ｈｔｔｐ：／／ｍａｇｔｅｃｈ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｎ