花崗巖球狀風化體探測方法

齊 嶺

（廣州市城市建設(shè)工程監(jiān)理公司 廣東廣州 510060）

花崗巖球狀風化體探測方法

齊 嶺

（廣州市城市建設(shè)工程監(jiān)理公司 廣東廣州 510060）

為將盾構(gòu)施工風險降至最小，通過先進的探測手段，提前探明花崗巖地層球狀風化體的發(fā)育規(guī)律及具體位置，本著縮小范圍、有地放矢的目的，使盾構(gòu)施工任務(wù)得以順利進行。從而達到縮短工期、減少成本、達到效益最大化的管理目標。

花崗巖；球狀風化；探測

微動探測是一種基于微動臺陣探測的地球物理探測方法。工作原理可用插圖1所示流程圖表示。采用類空間自相關(guān)法—SPAC法從微動臺陣記錄中提取瑞雷波頻散曲線，計算視S波速度Vx，再經(jīng)插值光滑計算獲得二維視 S 波速度剖面，視S波速度剖面能客觀、直觀地反映地層巖性變化，是地質(zhì)解釋的基本依據(jù)。

H/V曲線是各分量進行傅里葉變換得到頻譜，通過水平分量和垂直分量的頻譜量值得到，它反映的是地層的波阻抗界面，也是尋找土石的分界面的依據(jù)之一。

微動探測的觀測系統(tǒng)主要采用正五邊形圓形陣列，每個圓形陣列由放置于正五邊形頂點和中心點的 6個擺和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，正五邊形頂點到中心點的距離稱為觀測半徑 R。根據(jù)現(xiàn)場場地條件的不同，分別采用了 2～3.5m 等不同半徑的臺陣進行觀測，按5m測點間距逐點進行，以形成二維剖面觀測。

1.微動法補勘的優(yōu)勢

1.1 探測覆蓋范圍更大

微動法探測采用5m的圓形臺陣，可探測直徑能達到6m，能覆蓋整個盾構(gòu)橫斷面，縱向方向連續(xù)布點，相當于盾構(gòu)隧道上方均能探測到，對孤石的探測范圍更加全面。對比采用鉆孔補勘僅能勘探到一個孔位，而且布點間距至少 10m，隨機性大，勘探到孤石的幾率低。

1.2 對地層損失不會造成影響，對后期盾構(gòu)掘進影響較小

由于微動法是采用接收地層震動數(shù)據(jù)，再根據(jù)數(shù)據(jù)處理的原理探測孤石，相比較之下對地層無破壞。如采用鉆孔補勘的方案，鉆孔量極大，即使鉆孔后均用水泥漿進行封孔，但難免會造成盾構(gòu)掘進時“保壓困難”或“地面冒漿”等情況發(fā)生。

1.3 安全區(qū)準確性更高

根據(jù)第二次微動法試驗段的探測結(jié)果，微動法判定為安全區(qū)的區(qū)間段準確性較高。第二次微動法探測試驗段長度約190m，安全區(qū)準確率達到100%；相比較之下，假如相隔10m一個鉆孔補勘，一個點位未發(fā)現(xiàn)孤石并不能完全代表10m區(qū)間范圍內(nèi)無孤石的存在。

1.4 不受地表條件及管線影響

微動法探測對地表條件要求較低，可在硬化地面及無硬化的地面進行探測，甚至在房屋內(nèi)也可以進行探測。由于鎮(zhèn)～鎮(zhèn)區(qū)間下穿房屋較多，房屋下方不排除存在孤石的可能性，采用地質(zhì)鉆孔無法進入到房屋內(nèi)部進行補勘，同時，在管線上方無法也無法進行補勘，而且鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)間右線位于廣汕公路上方，地質(zhì)鉆孔需要辦理大量的手續(xù)及流程，實施起來極其困難，微動法在該方面具有較大優(yōu)勢。

1.5 探測速度較快

微動法探測一個點位需要時間約為20min，轉(zhuǎn)移點位大約需要10min，一個點位共計30min；而鉆孔施工20m深度、鉆機跑位、封孔、文明施工等工序大約需要 1天，相對比之下鉆孔功效較低。由于區(qū)間總體走勢沿廣汕公路下方敷設(shè)，且區(qū)間長達1.6km，鉆孔補勘點位約273個，工作量極大。相對比之下微動法更具優(yōu)勢。

2.儀器及參數(shù)

微動探測采用 SWS-6工程地震儀結(jié)合三分量檢波器完成微動數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)由2Hz拾震儀（速度型、三分量）和地震儀組成。

用一個記錄儀同時記錄一個臺陣 6個拾振器(擺)的微動數(shù)據(jù)。 拾振器(擺)采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的CDJ-S2C-2三分量檢波器。

2.1 儀器一致性

在正式微動觀測前，必須測試儀器的一致性，以確保觀測資料可靠、有效。將全部儀器放置到同一點處同步記錄 10分鐘左右， 由該記錄計算各臺儀器的功率譜、功率譜之比、相干系數(shù)和相位差，以對儀器的一致性作出評價。插圖 4-5 為計算獲得的各臺儀器的(a)功率譜、(b)功率譜之比、(c)相干系數(shù)和(d)相位差。結(jié)果表明，儀器的一致性優(yōu)于 97%，達到微動探測對儀器一致性的要求。

圖1 一致性測試結(jié)果

2.2 數(shù)據(jù)采集及處理

本次微動探測采用正五邊形陣列觀測系統(tǒng)，每個圓形陣列由放置于五角星頂點和中心點的6個擺及一套記錄儀組成。

數(shù)據(jù)正式采集之前，對記錄儀進行采集參數(shù)設(shè)置。在儀器放置到位，確保進入正常工作狀態(tài)后，盡量保持周圍環(huán)境相對安靜，以利有效記錄數(shù)據(jù)。實際施工時按照設(shè)計的觀測系統(tǒng)沿測線逐點進行觀測，單點每次觀測時間為 10～20 分鐘，觀測結(jié)束后將整個臺陣移動到下一個勘探點觀測。

2.3 鉆孔驗證孤石

根據(jù)探測到的數(shù)據(jù)結(jié)果，可將鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)間線路點位劃分為安全區(qū)、警示區(qū)、危險區(qū)，判斷為警示區(qū)和危險區(qū)的需進行復測或加密探測，以進一步確定其數(shù)據(jù)準確性。數(shù)據(jù)確定后，對于警示區(qū)和危險區(qū)需進行鉆孔驗證，先分段鉆探1至2個孔位，然后將鉆孔驗證揭露的巖層地質(zhì)與微動檢測到的數(shù)據(jù)進行對比分析，判斷并排除部分非孤石區(qū)域。

對于危險區(qū)判斷為孤石的位置，則進一步做縮小范圍探測，并在每個點位布置 4個鉆孔點位進行鉆孔驗證孤石，按區(qū)間隔離墻微動試驗段數(shù)據(jù)進行預(yù)估，危險區(qū)點位比例約占總點位數(shù)5%。

鉆孔揭露有孤石的點位，以鉆孔點位為中心，間距為1.5m進行加密鉆孔，如果鉆到孤石，則繼續(xù)以間距1.5m進行加密鉆孔，如果沒鉆到孤石，則縮小為0.75m間距進行加密鉆孔，直至將孤石邊緣位置全部探清。

3.結(jié)論

通過對微動臺陣記錄中提取瑞雷波頻散曲線，計算視S波速度Vx，再經(jīng)插值光滑計算獲得二維視 S 波速度剖面，視S波速度剖面能客觀、直觀地反映地層巖性變化。

根據(jù)勘察報告成果，有針對性的進行驗證，對于安全區(qū)，驗證的效果達到100%，警示區(qū)和危險區(qū)域發(fā)現(xiàn)孤石的頻率在本項目中為60%，因微動探測法探明的地下異常不只包含孤石，但大大減少了發(fā)現(xiàn)孤石的概率，避免盾構(gòu)施工遇孤石的風險，提高了工作效率。

G322

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1007-6344（2016）10-0207-01

齊嶺，1969年生人，男，大學?？茖W歷，吉林雙遼人，工程師，從事工程管理及工程監(jiān)理工作