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一、地震波場(chǎng)數(shù)值模擬簡(jiǎn)介
地震波模擬是根據(jù)給定地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型和相應(yīng)物理參數(shù)來(lái)模擬地震波的傳播過(guò)程,從而研究地震波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律。由于模擬過(guò)程中可直觀、形象、動(dòng)態(tài)地顯示地震波動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)傳播特征,非常容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望,可以收到事半功倍的教學(xué)效果。一般來(lái)說(shuō),地震波模擬可分為物理模擬和數(shù)值模擬兩種方法。物理模擬是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將野外的地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)體按照一定的比例制作成物理模型,然后利用超聲波或激光超聲波等方法對(duì)野外地震勘探方法進(jìn)行模擬;數(shù)值模擬就是利用有限差分、有限元等數(shù)值方法求解波動(dòng)方程,從而獲得已知模型的地震波傳播。采用物理模擬方法存在費(fèi)用高、選材困難等缺點(diǎn),并且不適合于課堂理論教學(xué);而數(shù)值模擬只需要一臺(tái)較高計(jì)算速度的計(jì)算機(jī)就可全部解決問(wèn)題,既簡(jiǎn)單方便,成本又低,且非常適合于課堂理論教學(xué)。
地震波場(chǎng)數(shù)值模擬方法主要有幾何射線法和波動(dòng)方程法。幾何射線法也稱為射線追蹤法,其主要理論基礎(chǔ)是,在高頻近似條件下,地震波的主能量沿射線軌跡傳播,即根據(jù)地震波的傳播規(guī)律確定地震波在實(shí)際地層中傳播的射線途徑,并運(yùn)用惠更斯原理和費(fèi)馬原理來(lái)重建射線路徑,利用程函方程等計(jì)算射線的旅行時(shí)間。射線法的主要優(yōu)點(diǎn)是概念明確、顯示直觀、運(yùn)算方便、適應(yīng)性強(qiáng),缺點(diǎn)是旅行時(shí)的計(jì)算在一定程度上是近似的,特別是對(duì)復(fù)雜構(gòu)造進(jìn)行三維射線追蹤時(shí)繁瑣且誤差較大。波動(dòng)方程數(shù)值模擬方法是以彈性(粘彈性)理論及牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的,求解雙典型偏微分方程-波動(dòng)方程為手段的一種數(shù)值模擬方法。這種方法不僅能保持地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,而且還能保持地震波的動(dòng)力學(xué)特征。根據(jù)地震波場(chǎng)數(shù)值模擬所采用的這兩種不同方法的特點(diǎn),我們?cè)诘卣鹂碧皆碚n程講授過(guò)程中采用波動(dòng)方程彈性波數(shù)值模擬方法,這種方法的模擬結(jié)果可以使學(xué)生更好地了解地震波在傳播過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征。目前用于波動(dòng)方程數(shù)值模擬的方法主要有限差分法、有限元法、虛譜法等,在這些方法中有限差分法在計(jì)算精度、計(jì)算效率上都占有較大的優(yōu)勢(shì),因此我們?cè)跀?shù)值模擬時(shí)采用了有限差分模擬方法[5]。
二、應(yīng)用實(shí)例
地震波數(shù)值模擬在地震勘探原理課程教學(xué)中的應(yīng)用比較廣泛,在大部分的知識(shí)點(diǎn)講解中都可采用數(shù)值模擬來(lái)對(duì)一些方法原理進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示。在本文中主要通過(guò)兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)明數(shù)值模擬方法在地震勘探原理課程教學(xué)中的效果。
(一)地震波的傳播及界面處的反射、折射、透射和波形轉(zhuǎn)換
在講解地震波場(chǎng)的基本知識(shí)一節(jié)中,主要講解地震波的傳播特點(diǎn),其中一些名詞如波前、波后、球面波、平面波等,學(xué)生理解起來(lái)比較抽象,一些概念只能靠死記硬背。在講解地震縱、橫波的傳播特點(diǎn)時(shí),對(duì)于波在界面處發(fā)生的反射、透射、折射以及波形轉(zhuǎn)換等,由于學(xué)生對(duì)波場(chǎng)的概念沒(méi)有直觀的認(rèn)識(shí),所以老師講解起來(lái)也非常抽象和費(fèi)力。在這種情況下,我們將數(shù)值模擬技術(shù)引入到課堂教學(xué)中,通過(guò)開發(fā)地震波場(chǎng)實(shí)時(shí)模擬軟件,只需設(shè)置好模型和參數(shù),軟件將以動(dòng)畫的形式動(dòng)態(tài)展示波場(chǎng)傳播的全過(guò)程。
下面以兩層介質(zhì)為例進(jìn)行說(shuō)明:模型大小為600m×300m,網(wǎng)格大小為 ,時(shí)間采樣間隔為 。模型上層縱波波速為3 000m/s,橫波波速為1 732m/s,密度為1.8g/cm3;下層縱波波速為4 000m/s,橫波波速為2 300m/s,密度為2.0g/cm3。圖1為兩層介質(zhì)模型波場(chǎng)傳播快照(t=20~100ms),從圖中可見,當(dāng)t=20ms時(shí)縱波和橫波以震源為中心向下傳播,此時(shí)由于傳播時(shí)間較短,P波(縱波)和S波(橫波)在圖上還不能完全分清楚。當(dāng)t=40ms時(shí),從圖中可以看出,由于P波波速較快傳播在前,S波在后,P、S波都是以震源為圓心的同心半圓。根據(jù)波場(chǎng)快照很容易讓學(xué)生理解波前和波后的概念。當(dāng)t=40ms時(shí),從圖1(d)中可以看出,P波到達(dá)界面后發(fā)生反射和透射,同時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換S波。當(dāng)t=80ms時(shí),從圖1(g)中可以看出,此時(shí)S波到達(dá)分界面后也發(fā)生反射和透射,同時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換P波。在圖1(h)中對(duì)于不同類型的地震波做了相應(yīng)的標(biāo)識(shí),從圖中可以看出對(duì)于兩層介質(zhì)中彈性波傳播時(shí)波場(chǎng)也比較復(fù)雜,有直達(dá)P和S波、透射P和S波、反射P和S波、PS轉(zhuǎn)換波和SP轉(zhuǎn)換波。由于上述波場(chǎng)較為復(fù)雜,在學(xué)生認(rèn)識(shí)波場(chǎng)特征時(shí)容易混淆,鑒于這種情況,我們對(duì)于數(shù)值模擬技術(shù)做了相應(yīng)的改進(jìn),在模擬過(guò)程中對(duì)P波和S波進(jìn)行了分離,圖2為兩層模型t=90ms時(shí)分離后的P波和S波波場(chǎng)快照,從圖2中可以看出分離后的波場(chǎng)快照波場(chǎng)更加清晰,學(xué)生在認(rèn)識(shí)波場(chǎng)傳播特性時(shí)也會(huì)更加容易理解和掌握。
(二)瑞雷波傳播特性
瑞雷波方法是近年來(lái)發(fā)展較為迅速的一種工程地球物理方法,在講解瑞雷波傳播特點(diǎn)時(shí)主要是通過(guò)其傳播速度、能量衰減和頻散特點(diǎn)等三個(gè)方面展開的。由于瑞雷波屬于面波,與縱、橫波所屬的體波相比其傳播特點(diǎn)有較大的差別。在瑞雷波傳播特性這一節(jié)課程的講解過(guò)程中,我們就充分運(yùn)用了數(shù)值模擬方法[6]。圖3為均勻半空間模型下利用數(shù)值模擬方法獲得的t=260ms時(shí)瑞雷波波場(chǎng)傳播快照,其中模型參數(shù)為:縱波速度 =1000ms,橫波速度 =577m/s,密度 =2.0g/cm3。從圖3中可以看出,瑞雷波沿地表傳播,其傳播速度和橫波波速比較接近。從波場(chǎng)傳播快照中計(jì)算可得瑞雷波的傳播速度為 531m/s,而模型中已知的橫波速度為 =577m/s,瑞雷波速度和橫波速度兩者相比為0.92倍。由于所給模型為泊松體, 從理論上分析可知,瑞雷波傳播速度和橫波傳播速度比值為0.92,這樣通過(guò)數(shù)值模擬,就很容易將瑞雷波和橫波的關(guān)系講解清楚,學(xué)生理解起來(lái)非常方便。
而對(duì)于瑞雷波傳播深度的知識(shí)點(diǎn),從理論分析可知,瑞雷波的傳播深度為一個(gè)波長(zhǎng)且波的能量呈指數(shù)衰減。對(duì)于瑞雷波的這個(gè)性質(zhì),由于和體波傳播特性差別較大,學(xué)生們理解起來(lái)存在一定的困難。我們通過(guò)數(shù)值模擬,從波場(chǎng)傳播快照上就可以對(duì)這個(gè)問(wèn)題給予清楚說(shuō)明。從圖3的快照中可以測(cè)量出瑞雷波在模型空間中的傳播深度約為50m,在50m以下基本上看不到瑞雷波的存在,通過(guò)計(jì)算模擬時(shí)瑞雷波傳播的最大波長(zhǎng)為44.2m,這充分說(shuō)明瑞雷波的傳播深度為一個(gè)波長(zhǎng)。為了說(shuō)明瑞雷波能量呈指數(shù)衰減的問(wèn)題,我們從波場(chǎng)快照上提取了一道瑞雷波數(shù)據(jù)并進(jìn)行指數(shù)擬合,得到該模型瑞雷波的能量衰減公式為: ,其擬合曲線如圖4所示。從圖中可見,在深度為44.2m處能量衰減到原來(lái)的0.8%,在22.1m(即半個(gè)主波長(zhǎng))處能量衰減到原來(lái)的7.9%。因此,對(duì)于瑞雷波用于工程地質(zhì)勘察中,通常取二分之一波長(zhǎng)為其有效勘探深度,就可以得到較合理的解釋了。
三、結(jié)論
通過(guò)以上兩個(gè)實(shí)例充分說(shuō)明了數(shù)值模擬方法在地震勘探原理課程講解過(guò)程中的作用,對(duì)于學(xué)生掌握知識(shí)要點(diǎn)領(lǐng)確實(shí)有很大的幫助。通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù),可以將一些抽象的地震波動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)傳播理論進(jìn)行直觀、形象、動(dòng)態(tài)的展示,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生能夠較好地理解和扎實(shí)地掌握地震勘探的基本理論。
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關(guān)鍵詞:高分辨率地震勘探;礦井地質(zhì) ;煤層構(gòu)造形態(tài)
一、前言
目前來(lái)說(shuō),地震方法是在進(jìn)行水溫、工程、環(huán)境、地址調(diào)查的主要的勘察方法,這種方法的工作原理主要是通過(guò)在人工方面進(jìn)行地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的激發(fā)的方法用來(lái)解決在地質(zhì)上的難題。這種方法在生產(chǎn)運(yùn)用的過(guò)程中非常的常見,所以我們需要進(jìn)行深入的研究。我們?cè)谶M(jìn)行地震方法研究的時(shí)候,首先要知道這種方法的主要工作原理是利用地震波,地震波會(huì)通過(guò)人工爆破產(chǎn)生,當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ趥鞑サ降叵掠龅搅说讓拥慕缑娴臅r(shí)候,就會(huì)按照波所產(chǎn)生的反射和折射原路返回到產(chǎn)生地震波的地方,這些返回的地震波會(huì)被我們?cè)诓煌恢蒙纤胖玫尿?yàn)波器所接收,從而在機(jī)器中被記錄,這些所記錄的數(shù)據(jù)是呈現(xiàn)出一個(gè)規(guī)律的,所記錄的數(shù)據(jù)再有我們進(jìn)行處理,得到的資料可以用在我們需要的勘測(cè)地質(zhì)的方面,方便我們?cè)诘刭|(zhì)方面的生產(chǎn)活動(dòng)。在以往的進(jìn)行高分辨率在地震勘探中中的使用越來(lái)越頻繁,幾乎成為了地質(zhì)勘探的主要的工具,在進(jìn)行基巖的起伏和含水層等各種不同的地下構(gòu)造的時(shí)候,積累了很多的經(jīng)驗(yàn)。而礦井地質(zhì)的工作上卻很少用高分辨率解決煤礦中的問(wèn)題,在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中,幾乎還是使用傳統(tǒng)的解決方法進(jìn)行煤礦生產(chǎn)的問(wèn)題。但是由于最近煤礦的生產(chǎn)對(duì)于礦井地質(zhì)的工作的要求可以說(shuō)是越來(lái)越嚴(yán)格,傳統(tǒng)的工作方式已經(jīng)無(wú)法滿足我們對(duì)于生產(chǎn)上的需求,怎樣將高分辨率運(yùn)用在礦井的工作中,提高礦井工作的效率是當(dāng)今礦井地質(zhì)工作的當(dāng)務(wù)之急。
二、高分辨率地震勘探原理和方法
地震在我們的日常生活中并不陌生,僅僅幾年的時(shí)間就發(fā)生了大大小小十幾起的地震時(shí)間,從汶山地震到玉樹地震,地震似乎是我們生活中的隨處可見的,然而高分辨率地震勘探原理就是利用這種地震波,所謂地震波就是利用爆炸或者是其他的人工方法使地面發(fā)生震動(dòng),這種震動(dòng)就是通過(guò)波的形式向各個(gè)方向進(jìn)行傳播,這種波就是我們所說(shuō)的地震波。波在同一種介質(zhì)中可以以相同的速度進(jìn)行傳播,但是地下巖層的由各種各樣不同的性質(zhì)組成,這也就造成了這種地震波碰到他們的界面的時(shí)候會(huì)發(fā)生反射和折射,由于這種反射和折射就造成了有一部分的波返回到地面上,這種回到地面上的波可以通過(guò)驗(yàn)波器接收并且總結(jié)各種數(shù)據(jù)資料。地震勘探就是利用這種原理,將人工所激發(fā)的地震波向地下進(jìn)行傳播,遇到巖層的分界面的時(shí)候進(jìn)行反射波和折射波,計(jì)算這其中的時(shí)間,地震勘探就可以通過(guò)這個(gè)時(shí)間來(lái)確定界面埋藏的深度和其基本形狀。地震勘探的目的就是根據(jù)人工所發(fā)射的地震波的到達(dá)的時(shí)間,還有其頻率和波形來(lái)進(jìn)行地下的巖層的形狀和構(gòu)造的信息的分析。近幾年,我國(guó)的地震勘探技術(shù)在不斷的提高,高分辨地震勘探方法逐漸的變得成熟,傳統(tǒng)的地震勘探的方法已經(jīng)過(guò)時(shí)。高分辨地震勘探主要是分別從垂向和橫向這兩個(gè)方面進(jìn)行了煤礦的巖層和斷裂的構(gòu)造的形狀進(jìn)行分辨的能力。本篇文章通過(guò)對(duì)于一個(gè)企業(yè)中的實(shí)例的描述進(jìn)行對(duì)于高分辨地震勘探方法的發(fā)展前景進(jìn)行分析。
三、高分辨率地震勘探的應(yīng)用
安徽某煤礦具有非常悠久的歷史,其地質(zhì)工作在1958年的時(shí)候就開始了工作,分別有五個(gè)隊(duì)進(jìn)行鉆探的工作,鉆探工作主要是進(jìn)行普查、詳查和精查,在1960年的時(shí)候和1973年時(shí)分別提交了其進(jìn)行的191個(gè)鉆孔的普查和警察的勘探報(bào)告。這次進(jìn)行的地震勘探區(qū)是在六采區(qū)之內(nèi),其延伸的控制面積在2.1千米的范圍之內(nèi),地質(zhì)勘探任務(wù)主要有兩個(gè),其一是要對(duì)于六采區(qū)內(nèi)落差在十米以上的斷層進(jìn)行查明,其十米以上的精確度應(yīng)該在三十米以內(nèi),而且還要對(duì)于落差在十米以下的那些斷點(diǎn)給予一個(gè)合理的解釋。其二是在主要的采取煤層2號(hào)和煤層9號(hào)的埋藏的深度和其形狀特點(diǎn)進(jìn)行查明,對(duì)于深度的誤差不能小于百分之二以上。我們?cè)谶M(jìn)行地震勘探的時(shí)候所使用的鉆孔有二十一個(gè),這二十一個(gè)鉆孔對(duì)于其地震的資料定性和定量的解釋提供了非常重要的依據(jù)。此次高分辨率的勘探任務(wù)是有安徽的物測(cè)地質(zhì)隊(duì)完成的,在1994年進(jìn)行了地震勘探的野外施工。其完成質(zhì)量還是很高的,測(cè)線的長(zhǎng)度為23.065千米,所測(cè)的物理點(diǎn)一千五百個(gè),其中合格的物理點(diǎn)有一千四百九十六個(gè),合格率達(dá)到了百分之九十九點(diǎn)七三。在進(jìn)行工程的布置的時(shí)候考慮到實(shí)際情況,北東走向的地震測(cè)線是垂直地層的走線和構(gòu)造,要盡可能的通過(guò)已有的鉆孔,并且和北西走向的地震測(cè)線形成了網(wǎng)狀的形狀。網(wǎng)之間的間距是130米和160米。在野外進(jìn)行工作的時(shí)候必須要在地震勘探施工之前在D8線上進(jìn)行試驗(yàn)和研究,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)資料和實(shí)際情況的分析確定好野外的工作的方法,需要的一起是48道DFS-V型地震儀,兩臺(tái)M10型可控震源,二乘六次震動(dòng)臺(tái),驅(qū)動(dòng)電瓶至少有百分之五十,掃描的頻率應(yīng)該在25-109hz,掃描的長(zhǎng)度是十四秒,除此之外還需要5串TZBS-60型的高頻檢波器,觀測(cè)系統(tǒng)為道具10米。十二次單邊激發(fā)。應(yīng)用這些試驗(yàn)儀器所進(jìn)行的高分辨地震勘探在全區(qū)內(nèi)一共獲得由一千五百個(gè)地震記錄,其中包括一千四百七十個(gè)生產(chǎn)記錄,還有三十張實(shí)驗(yàn)記錄。生產(chǎn)記錄中的甲級(jí)有百分之九十三點(diǎn)五,乙級(jí)有九十一張,廢品四張,其中記錄的成品率就有百分之九十九點(diǎn)七三。經(jīng)過(guò)安徽省的每天地質(zhì)局的評(píng)論組對(duì)勘探的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽查和評(píng)價(jià)合格率在百分之九十七點(diǎn)八。能夠達(dá)到這樣的一個(gè)勘測(cè)結(jié)果已經(jīng)是說(shuō)明勘測(cè)的結(jié)果非常的準(zhǔn)確了,通過(guò)對(duì)于地震勘探我們查明了安徽地區(qū)的斷裂結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的發(fā)育程度和其平面分布的主要情況,對(duì)其二煤層和九煤層這兩個(gè)主要的煤層的煤礦埋藏的深度和其構(gòu)造的形態(tài)特點(diǎn)都取到了一個(gè)比較好的地質(zhì)效果。這次地震的勘探對(duì)于地下的斷層的控制和對(duì)于斷點(diǎn)的解釋是在平面上發(fā)現(xiàn)組合斷層一共有七條其中有正斷層有六條,另外一個(gè)是逆斷層,而鼓勵(lì)的斷點(diǎn)是九個(gè),在這些斷電中其中的斷點(diǎn)產(chǎn)生的落差是十三米,而其他的斷點(diǎn)的落差都小于十米的距離。
四、對(duì)于高分辨率的地震勘測(cè)的評(píng)價(jià)對(duì)于其發(fā)展前景的展望
通過(guò)對(duì)于安徽的地震勘探的實(shí)例的描述,我們可以看出,高分辨地震勘探對(duì)于礦質(zhì)生產(chǎn)特別是對(duì)于煤礦的生產(chǎn)具有非常重要的作用,其利用高分辨地質(zhì)勘探可以對(duì)于煤層埋藏的深度和其具體的形狀都可以勘探的非常的準(zhǔn)確,其準(zhǔn)確性是比以往的傳統(tǒng)的勘測(cè)的準(zhǔn)確性要高的,而且對(duì)于斷層的存在與否的解釋也是比較準(zhǔn)確的。如果高分辨地質(zhì)勘探如果運(yùn)用到真正的煤礦企業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中的話,會(huì)對(duì)于生產(chǎn)作業(yè)起到非常大的作用。雖然高分辨地震勘探對(duì)于定量的解釋上還應(yīng)該進(jìn)一步的提高技術(shù),但是高分辨地質(zhì)勘探相對(duì)于傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探還是具有非常大的益處。高分辨地震勘探和其他的地震勘探的方法相比的話其具有很多其他的地質(zhì)勘探所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn),比如說(shuō)具有探測(cè)能力強(qiáng)和解決的問(wèn)題較多、成本低而且效率也很高。所以高分辨地震勘探對(duì)于礦質(zhì)構(gòu)造探測(cè)手段來(lái)講具有很光明的發(fā)展前景的。
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本文對(duì)我國(guó)煤炭礦井主要地質(zhì)勘探技術(shù)井巷二維地震勘探、高密度電阻率法、震波超前探測(cè)、槽波勘探法、地質(zhì)雷達(dá)勘探方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并對(duì)勘探技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞:
煤礦開采;巷探工程;地質(zhì)雷達(dá)法;槽波地震法;地震勘探
煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占有重要比例,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。在煤礦生產(chǎn)中,運(yùn)用地質(zhì)勘探技術(shù)查明各種地質(zhì)問(wèn)題,對(duì)煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要意義。
1煤礦地質(zhì)勘查技術(shù)
1.1巷探工程
利用礦井中的巷道來(lái)探測(cè)斷裂構(gòu)造、陷落柱等地質(zhì)異常現(xiàn)象稱為巷探。巷探在礦井地質(zhì)工作中應(yīng)用廣泛。如圖1,為了探測(cè)斷層F1的位置和走向,向斷層F1掘進(jìn)探巷a、b、c。
1.2地球物理勘探技術(shù)
地球物理勘探指利用巖層密度、傳播速度、彈性波、電性等物理性質(zhì)的不同,進(jìn)行地質(zhì)勘查的一種技術(shù)方法。井巷二維地震勘探、震波超前探測(cè)、槽波勘探法、地質(zhì)雷達(dá)勘探方法、高密度電阻率法和坑透法是目前最常用的物探技術(shù)。
1.2.1二維地震勘探
地震勘探是利用地下介質(zhì)彈性和密度的不同,對(duì)人工激發(fā)地震波的響應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)、記錄和分析,推測(cè)地下巖層的形態(tài)和性質(zhì)的一種物探方法。通過(guò)沿測(cè)線布置炮點(diǎn)和檢波點(diǎn),對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、解釋和處理。
1.2.2震波超前探測(cè)
煤礦震波超前探測(cè)也是一種地震勘探技術(shù),由于煤礦井下空間條件的限制,可供觀測(cè)利用的空間十分有限,為充分利用井下空間,震波超前探測(cè)技術(shù)主要采用反射地震方法。即在巷道內(nèi)盡可能多布置激發(fā)裝置和接收裝置,采集大量的地震波數(shù)據(jù),以提高探測(cè)效果,更好地為煤礦生產(chǎn)服務(wù)。
1.2.3槽波勘探法
槽波地震勘探是煤礦探測(cè)斷裂構(gòu)造、陷落柱等地質(zhì)異常體的常用方法。原理是利用地震波在不同密度介質(zhì)中傳播速度的差異,在密度大的介質(zhì)中傳播速度大于密度低的介質(zhì)中傳播速度。巖石密度大于煤層,因此地震波在巖層中傳播速度大于煤層中傳播速度。所以,在煤層中的地震波將有一部分在煤層底板與頂板接觸面上發(fā)生全反射,形成一個(gè)沿煤層傳播的槽波(導(dǎo)波或煤層波)。槽波在介質(zhì)接觸面會(huì)發(fā)生透射和反射,當(dāng)槽波的變化被儀器探測(cè)到時(shí),即可確定接觸面的位置和大小。槽波地震勘探有透射波法與反射波法兩種,透射波法分別在兩條巷道中激發(fā)和接收槽波,根據(jù)槽波的變化,確定地質(zhì)構(gòu)造體是否存在,如圖2。反射法在一條巷道中布置激發(fā)點(diǎn)與接收槽波,根據(jù)槽波反射信號(hào),確定地質(zhì)構(gòu)造置,如圖3。
1.2.4地質(zhì)雷達(dá)勘探方法
地質(zhì)雷達(dá)勘探是利用地層電性參數(shù)的不同,應(yīng)用高頻電磁脈沖波的反射作用,探測(cè)目標(biāo)地層和地質(zhì)現(xiàn)象的一種勘探方法。原理為利用雷達(dá)接收在不同地質(zhì)界面上反射的電磁波,并根據(jù)反射電磁波的特征,對(duì)異常地質(zhì)體探測(cè)和識(shí)別。對(duì)井下巖漿侵入體、斷層、老窯和陷落柱等的探測(cè)具有良好的效果。在山西、河南、山東、安徽等地礦井應(yīng)用廣泛。
1.2.5高密度電阻率法
電阻率法指利用巖土的導(dǎo)電性,通過(guò)觀測(cè)地層中電流場(chǎng)的分布規(guī)律,來(lái)分析地層中地質(zhì)現(xiàn)象的一種地質(zhì)勘探方法。高密度電阻率法是在煤礦勘探中應(yīng)用的一種新的技術(shù)方法。
1.2.6坑透法
坑透法指應(yīng)用發(fā)射器向地質(zhì)異常體發(fā)射高頻率無(wú)線電波,并監(jiān)測(cè)電磁波在傳播過(guò)程中的強(qiáng)弱情況,以確定地質(zhì)異常體的位置和范圍的一種勘探方法。其原理為不同電性巖層對(duì)電磁波能量吸收作用具有差異性,電阻率高的巖層對(duì)電磁波吸收作用強(qiáng),電阻率低的巖層對(duì)電磁波能量吸收作用弱。同時(shí),電磁波在地層斷裂面會(huì)發(fā)生反射、折射和散射,電磁波能量也會(huì)減弱,一些地質(zhì)異常體(如導(dǎo)水?dāng)鄬?也吸收電磁波。因此,可設(shè)計(jì)電磁波的發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn),電磁波通過(guò)地質(zhì)異常體時(shí),接收點(diǎn)無(wú)線電波明顯減弱,設(shè)計(jì)多個(gè)發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)位置對(duì)地質(zhì)異常體多次觀測(cè),即可確定其范圍。
2煤礦開采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向
煤礦地質(zhì)勘查是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,除了傳統(tǒng)鉆探工程、巷探工程、地質(zhì)雷達(dá)勘探和坑透法等勘探技術(shù)外,還應(yīng)該發(fā)展地質(zhì)勘查新技術(shù),如三維地震、瞬變電磁等,綜合利用多種地質(zhì)勘查技術(shù)。并且將地質(zhì)勘探技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合,建立多元煤礦信息集成系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦地質(zhì)條件的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)、生產(chǎn)地質(zhì)工作高效管理和突發(fā)性煤礦地質(zhì)災(zāi)害的有效防治。
3結(jié)論
我國(guó)煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜,煤層褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響,易引發(fā)煤礦生產(chǎn)事故。對(duì)于煤礦生產(chǎn)中遇到的各種地質(zhì)問(wèn)題,不但需要采用傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探技術(shù),還要發(fā)展新技術(shù),對(duì)各種地質(zhì)因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,綜合應(yīng)用多種勘探技術(shù)手段,為煤礦的安全高效生產(chǎn)提供地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)保障。
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[關(guān)鍵詞]煤田 地震勘探 觀測(cè)系統(tǒng) 工程設(shè)計(jì) 卓越工程師
[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2015)08-0146-02
“煤炭黃金十年”大大地推動(dòng)煤炭地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展,尤其是煤田地震勘探技術(shù)的應(yīng)用和煤田三維地震勘探技術(shù)的普及推廣,為煤礦開采提供了更為有效的勘探手段和可靠的地質(zhì)依據(jù)。[1]同時(shí)也推動(dòng)了煤田地震勘探課程教學(xué)的改革與發(fā)展。我校資源勘查工程、地質(zhì)工程、水文及水資源工程、地球信息科學(xué)與技術(shù)及煤與煤層氣工程先后增加了煤田地震勘探教學(xué)內(nèi)容或煤田三維地震勘探課程。[2]受“卓越計(jì)劃”啟發(fā),就傳統(tǒng)的煤田地震勘探教學(xué)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>
一、細(xì)化專業(yè)理論教學(xué),掌握知識(shí)點(diǎn)
針對(duì)二維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué),主要知識(shí)點(diǎn)包括以下幾方面:其一,深刻理解觀測(cè)系統(tǒng)概念、設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算公式。其二,理解地面的觀測(cè)方式與地下勘探的反射點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系,掌握利用綜合平面圖示法繪制觀測(cè)系統(tǒng)圖的要領(lǐng),目的是對(duì)已知的觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)通過(guò)圖示的方法表達(dá)觀測(cè)系統(tǒng)中炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)和排列的所有道,并確定滿覆蓋次數(shù)起止位置,會(huì)計(jì)算滿覆蓋次數(shù)的范圍。其三,設(shè)計(jì)的觀測(cè)系統(tǒng)在生產(chǎn)中如何實(shí)施。
(一)勘探深度與勘探的排列長(zhǎng)度之間的關(guān)系
勘探排列長(zhǎng)度與勘探深度一般是0.5~1.5倍的關(guān)系,視具體情況而定,主要依據(jù)以下計(jì)算公式來(lái)確定排列的參數(shù)。
設(shè)激發(fā)點(diǎn)移動(dòng)道數(shù)為r,覆蓋次數(shù)為n,儀器接收道數(shù)為N,S為與觀測(cè)系統(tǒng)有關(guān)的常數(shù),單邊激發(fā)S=1,雙邊激發(fā)S=2;則有
r=NS / 2n
這里著重強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn):
1.雙邊激發(fā)就是一個(gè)排列不動(dòng)的情況下先后分別在兩端激發(fā);
2.中間激發(fā)時(shí)S=2;儀器接收道數(shù)為N,與排列長(zhǎng)度有關(guān),排列長(zhǎng)度≈目的層埋深;
3.煤田二維地震勘探在淺層地震地質(zhì)條件好的地區(qū)一般覆蓋次數(shù)n=12次;
4.煤田地震勘探目的層比較淺,故道距一般采用10米。
(二)地面觀測(cè)點(diǎn)與地下勘探目的層反射點(diǎn)之間的關(guān)系
大家知道地震勘探就是在地面進(jìn)行人工炸藥激發(fā)地震波向地下傳播,遇界面反射回地表,檢波器接受到信號(hào)傳輸儀器記錄下來(lái)。那么地面觀測(cè)點(diǎn)與地下界面的反射點(diǎn)之間的關(guān)系就是觀測(cè)系統(tǒng)。綜合平面圖是反映觀測(cè)系統(tǒng)關(guān)系的表達(dá)方式。
綜合平面圖示法是沿測(cè)線標(biāo)出若干炮點(diǎn)和第一個(gè)排列的檢波點(diǎn)。將檢波點(diǎn)投影到過(guò)炮點(diǎn)的45度線上,過(guò)任一個(gè)檢波點(diǎn)做垂線,垂線相交的炮線條數(shù),即該CDP點(diǎn)的疊加次數(shù)。[3]
概念比較抽象,采用綜合平面圖示法畫出相應(yīng)的地下反射點(diǎn)就一目了然了。偏移距為0,采集道為12道3次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)圖如圖1所示。第一個(gè)反射點(diǎn)與地面測(cè)點(diǎn)橫向位置一致,地面測(cè)點(diǎn)間距就是道距10米,而地下反射點(diǎn)CDP間距是5米。
從圖1不難看出,測(cè)線50米處是滿3次覆蓋起點(diǎn),放6炮所觀測(cè)滿3次覆蓋的范圍是75米。通過(guò)觀測(cè)系統(tǒng)的制作可以了解到反射點(diǎn)CDP間距是5米,是接收道距10米的一半。
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圖1 12道3次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)圖
(三)觀測(cè)系統(tǒng)在工程勘探中的移動(dòng)方式
地震勘探野外數(shù)據(jù)采集施工是按放炮的順序,對(duì)于一個(gè)固定的觀測(cè)系統(tǒng)排列,簡(jiǎn)單理解看似整體搬家一樣,炮和排列的相對(duì)位置不變,而實(shí)際施工起來(lái)為了省時(shí)省力,施工采用滾動(dòng)的方式,放完一炮,相應(yīng)下一炮的接收排列往施工前方滾動(dòng),收起后面不用的地震道,增加前面的備用道。
通過(guò)以上知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),把知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)就形成了對(duì)二維地震勘探由觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)到工程實(shí)施過(guò)程的了解。
二、勘探工程觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)二維地震勘探觀測(cè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí),學(xué)生們基本上理解和掌握了觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念、參數(shù)和步驟。如果不聯(lián)系實(shí)際或解決具體的地質(zhì)問(wèn)題,就難以與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來(lái),所以理論學(xué)習(xí)結(jié)束后應(yīng)布置課程設(shè)計(jì)一次,讓同學(xué)們針對(duì)煤礦生產(chǎn)需求做一個(gè)煤田二維地震勘探的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),讓他們知道學(xué)有所用之道。
實(shí)例:某煤礦開采過(guò)程中,煤層(埋深500米,煤厚6米)突然缺失,無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn),請(qǐng)問(wèn)采用什么技術(shù)手段解決這一地質(zhì)問(wèn)題?請(qǐng)?zhí)峁┛尚行苑桨浮?/p>
課程設(shè)計(jì)初步方案:生產(chǎn)礦井煤層突然缺失初步判斷為前方出現(xiàn)斷層(斷距應(yīng)大于6米)導(dǎo)致煤層缺失,如何判斷斷層性質(zhì)、斷距大小最有效的技術(shù)手段應(yīng)為二維地震勘探方法,因?yàn)槟壳暗卣鹂碧街饕褪墙鉀Q地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題。那么根據(jù)已知煤層埋深可以分析判斷以下觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù):
1.根據(jù)目的層埋深可以判斷排列長(zhǎng)度是500米左右,由于煤層埋深淺,一般采用道距10米,滿覆蓋次12次就可以解決地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題,那么根據(jù)炮間距與覆蓋次數(shù)的計(jì)算關(guān)系式,初步確定排列長(zhǎng)度為480米比較適宜。
2.在地層傾角不大或是單斜地層時(shí),最好采用單邊下傾激發(fā),這里S=1。
3.如果要確定地下煤層缺失區(qū)構(gòu)造,至少地面要勘探1000米(滿12次覆蓋),并且測(cè)線布置方向垂直構(gòu)造走向。
4.采用綜合平面圖示法畫出觀測(cè)系統(tǒng)圖可知這次地震勘探施工參數(shù)如下:加上附加段測(cè)線長(zhǎng)度為1580米,偏移距為0,道距10米,48道采集道,總計(jì)地震生產(chǎn)物理點(diǎn)51個(gè),測(cè)點(diǎn)159個(gè)。
總之,通過(guò)理論學(xué)習(xí),了解觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是二維地震勘探工程觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù),覆蓋次數(shù)、接收道數(shù)的多少?zèng)Q定炮點(diǎn)移動(dòng)道數(shù)的多少,即決定炮間距,同時(shí)也決定地震勘探的工作量的大??;掌握綜合平面圖示法,可以位置畫出觀測(cè)系統(tǒng)圖,可直觀地看出目的層界面上地震觀測(cè)次數(shù),并可判斷滿覆蓋次數(shù)的起止和范圍及觀測(cè)系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程的滾動(dòng)方式。
三、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)模式的實(shí)施,應(yīng)試教學(xué)過(guò)渡為動(dòng)手解決問(wèn)題能力培養(yǎng)模式,不僅了解了二維地震勘探原理、概念、基本的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、計(jì)算公式及能解決什么樣的地質(zhì)問(wèn)題,而且了解了針對(duì)煤礦生產(chǎn)遇到的具體問(wèn)題,采用二維地震勘探方法是如何設(shè)計(jì)制作觀測(cè)系統(tǒng),并能夠應(yīng)用于生產(chǎn)的。這樣,增加了學(xué)生學(xué)習(xí)煤田地震勘探的興趣及創(chuàng)新能力,增強(qiáng)了為勘探服務(wù)的信念。
[ 注 釋 ]
[1] 楊雙安.煤田三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].物探與化探,2004(28):51-52.
【關(guān)鍵詞】綜合;物探方法;隧道;偵查;應(yīng)用
中圖分類號(hào):U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、前言
目前我國(guó)的綜合實(shí)力不斷發(fā)展,各行各業(yè)日新月異,在新時(shí)代的要求下,我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)都蓬勃發(fā)展。隧道是一些工程的基礎(chǔ)項(xiàng)目,隧道的好壞關(guān)系到工程項(xiàng)目的質(zhì)量、使用壽命及施工人員的安全,因此,應(yīng)該更加關(guān)注隧道工程。隧道的偵查方法很多,綜合物探方法是隧道偵查中很有前景的偵查方法,我們應(yīng)該努力學(xué)習(xí)其相關(guān)知識(shí),加強(qiáng)對(duì)綜合物探方法的應(yīng)用。
二、綜合物探方法簡(jiǎn)介
近些年來(lái),為了解決近地表地層的各種地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查問(wèn)題,人們經(jīng)過(guò)不斷努力,深入研究,推出了多種行之有效的地球物理探測(cè)方法。這些方法各具特色,各自從不同的方向出發(fā),通過(guò)不同的手段,解決不同的問(wèn)題,給各種地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),下面簡(jiǎn)單介紹幾種探測(cè)方法。
1、地震橫波反射勘探
橫波勘探起步較早,但應(yīng)用較少。近些年來(lái),隨著淺層探測(cè)任務(wù)的增多,對(duì)淺層勘探的分辨率要求越來(lái)越高,橫波勘探才得以廣泛應(yīng)用。由于橫波頻率低、速度低、波長(zhǎng)短,對(duì)地層的分辨率高,而且不受地層含水的影響,因此適合于對(duì)近地表地質(zhì)體及各種地質(zhì)災(zāi)害的探測(cè)。
2、地震映象技術(shù)
地震映象技術(shù)又稱最佳偏移距技術(shù),是最近幾年才發(fā)展起來(lái)的一種新的淺層地震勘探技術(shù)。由于該方法施工簡(jiǎn)便,資料處理方法簡(jiǎn)單,分辨率高,抗干擾能力強(qiáng),比較適合于近地表的淺層地震勘探,尤其適合淺海及江、河、湖等淺水域的水下淺層地震勘探,是一種解決淺層地質(zhì)問(wèn)題的有效方法。近些年來(lái),隨著適用于地震映象的儀器出現(xiàn),大大提高了工作效率,促進(jìn)了地震映象技術(shù)的應(yīng)用。
3、地質(zhì)雷達(dá)
地質(zhì)雷達(dá)是利用高頻電磁波(工作頻率"#$%&!’(%&)以寬頻帶短脈沖形式,由地面通過(guò)發(fā)射天線送入地下,經(jīng)地層或目的物反射后返回地面,為另一接收天線所接收。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí),其路徑、電磁波強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化。
4、井間電磁波層析成像(CT)
井間電磁波層析技術(shù)是利用井間透射電磁波測(cè)量數(shù)據(jù),依照一定的物理和數(shù)學(xué)關(guān)系通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)揭示物體內(nèi)部物理量的分布,最后以圖像的形式表現(xiàn)結(jié)果。電磁波實(shí)際測(cè)量的是波動(dòng)過(guò)程沿射線路徑對(duì)介質(zhì)吸收系數(shù)的積分結(jié)果,當(dāng)同一平面內(nèi)密集的平行射線簇對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行了全方位掃描后,便可把所有的投影函數(shù)依Radon反變換的關(guān)系組成方程組,經(jīng)反演計(jì)算重建出介質(zhì)吸收系數(shù)的二維分布圖像。
5、高密度電法勘探原理
高密度電阻率法的物理前提是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異,和常規(guī)電阻率法一樣,它通過(guò)A、B電極向地下供電,電流為I,然后在M、N極間測(cè)量電位差U,從而求得該記錄點(diǎn)的視電阻率ps=KU/I。
三、各種綜合物探方法的原理
1、淺層地震勘探原理
淺層地震勘探是工程地質(zhì)勘查中的一種重要手段,其特有的高分辨率特性有利于確定地層界面、基巖起伏變化的形態(tài)和地層的彈性波速度。它利用人工方法(如爆炸、敲擊等)產(chǎn)生振動(dòng)(地震),研究振動(dòng)在地下的傳播規(guī)律,以查明地下地質(zhì)情況的一種勘探方法。
2、探地雷達(dá)勘探原理
探地雷達(dá)簡(jiǎn)稱GPR,是一種對(duì)地下的或物體內(nèi)不可見的目標(biāo)體或界面進(jìn)行定位的電磁技術(shù)。探地雷達(dá)利用高頻電磁波以寬頻帶脈沖形式,由地面通過(guò)天線定向送人地下,經(jīng)存在電性差異的地下地層或目標(biāo)體反射后返回地面,被另一天線所接收。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí),其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形的處理和分析,可確定地下界面或地質(zhì)體的空間位置及地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
3、TSP203基本原理
TSP是瑞士安伯格測(cè)量公司于20世紀(jì)90年代研制開發(fā)的一套超前預(yù)報(bào)系統(tǒng),屬多波分量高分辨率地震反射波探測(cè)技術(shù)。該系統(tǒng)能長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)地下施工的地質(zhì)情況變化,在圍巖較好地段可測(cè)出前方100~200m范圍內(nèi)的巖層分界面、巖層的物理性質(zhì)、斷層等;圍巖完整性較差時(shí),預(yù)測(cè)范圍在50—100m之間。該系統(tǒng)探測(cè)的基本原理是應(yīng)用了地震波的反射波原理(主要是聯(lián)合縱波和橫波的地震勘探)。地震波是由特定位置進(jìn)行小型爆破產(chǎn)生。
4、瞬變電磁法(TEM)基本原理
TEM方法是一種時(shí)間域電磁法。它是利用階躍波形電磁脈沖激化,利用不接地回線向地下發(fā)射一次場(chǎng),在一次場(chǎng)斷電后,地下介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)二次場(chǎng),由于良導(dǎo)電介質(zhì)內(nèi)感應(yīng)的熱損耗,二次場(chǎng)大致按指數(shù)規(guī)律隨時(shí)間衰減,形成瞬變磁場(chǎng)。二次場(chǎng)主要來(lái)源于良導(dǎo)電介質(zhì)內(nèi)的感應(yīng)電流,因此它包含著與地下介質(zhì)有關(guān)的地質(zhì)信息。二次場(chǎng)經(jīng)過(guò)接收回線觀測(cè),對(duì)所觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,據(jù)此,可解釋地下介質(zhì)及相關(guān)物理參數(shù)。
四、綜合物探方法的選取
1、高密度電阻率法仍屬于電阻率法的范疇,但其具有觀測(cè)精度高、數(shù)據(jù)采集量大、地質(zhì)信息豐富、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。其廣泛應(yīng)用于地層劃分、探測(cè)隱伏斷層構(gòu)造,巖溶空洞、采空區(qū)、地質(zhì)滑坡體等工程勘察,但是高密度電法測(cè)線鋪設(shè)受地形影響較大,要求接地條件較高。
2、地質(zhì)雷達(dá)是工程勘察中的一項(xiàng)高科技方法,雖然其探測(cè)深度較淺(數(shù)米至數(shù)十米)。但波長(zhǎng)為分米數(shù)量級(jí),且可進(jìn)行拖動(dòng)天線式的連續(xù)剖面測(cè)量,因而有較高的垂直和水平分辨力,特別適合于淺層、極淺層的目的層勘探。它可與淺層地震反射波法在調(diào)查深度上形成組合,互為補(bǔ)充。
五、應(yīng)用綜合物探技術(shù)在隧道偵查的必要性
科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天,“原創(chuàng)性”發(fā)展越來(lái)越難,而“組合式”發(fā)展已成為主流,即將眾多不同的技術(shù)有機(jī)地組合在一起便會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,達(dá)到1+1>2的效果.與其他科技領(lǐng)域一樣,工程物探也必須實(shí)現(xiàn)多學(xué)科、多專業(yè)的結(jié)合,形成綜合地球物理方法,來(lái)提高物探技術(shù)水平和工程物探效果。綜合可使不同內(nèi)涵的多學(xué)科相互滲透,不同機(jī)制的參數(shù)優(yōu)化組合,以克服單方法、單參數(shù)的多解性和局限性。隧道勘察中更是如此,隧道往往處于丘陵地帶,地形起伏較大,區(qū)域內(nèi)經(jīng)受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖漿巖脈侵入,隧道洞身地質(zhì)體變化較大,地質(zhì)條件復(fù)雜,因而需要解決的地質(zhì)問(wèn)題眾多且難度大。然而,準(zhǔn)確地查清地質(zhì)情況是制定隧道設(shè)計(jì)方案、確保施工安全、加快施工進(jìn)度的重要前提。在這種情況下,任何一種單獨(dú)的物探方法由于其條件性和局限性(多解性,勘察效果偏重性)難以解決全部地質(zhì)問(wèn)題,此時(shí),合理選擇多種物探方法,開展綜合物探工作是解決問(wèn)題的最佳途徑。
六、隧道偵查中的常見物探方法
雖然應(yīng)用于隧道勘察中的物探方法有很多,但每一種方法都有其應(yīng)用的物理前題,沒(méi)有這種“前題”存在,物探方法就不可能獲得好的應(yīng)用效果。怎樣根據(jù)工區(qū)的地質(zhì)特征來(lái)發(fā)揮各種物探方法的勘察優(yōu)勢(shì),這是綜合物探的核心。各種常用方法如表1所示:
七、結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)我國(guó)各行各業(yè)都提出了新的要求。隧道是很多工程的基礎(chǔ)項(xiàng)目,也是很容易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的項(xiàng)目,其對(duì)工程質(zhì)量的影響是不容忽視的。對(duì)隧道綜合物探方法的使用,不僅使各個(gè)工程可以迅速勘察地質(zhì)情況,而且可以預(yù)防隧道地質(zhì)災(zāi)害。
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