Aplicación en estudios geológicos de ingeniería
1. Aplicación en proyectos de conservación de agua
Los proyectos hidráulicos incluyen presas, bancos, canales, túneles de agua, etc. La aplicación de métodos geofísicos en proyectos de conservación de agua se utiliza, por un lado, para la selección del sitio y la investigación de sitios de ingeniería, para conocer el desarrollo kárstico, el espesor de la capa de recubrimiento, el espesor de la capa erosionada y la estructura geológica del área seleccionada, y para realizar investigación en el sitio de ingeniería propuesto para evaluar la estabilidad y la idoneidad de la construcción, por otro lado, se utiliza para detectar riesgos de calidad en proyectos de conservación de agua para determinar si hay grietas, cavidades, nidos de animales, sobretensiones en las tuberías y otras cualidades ocultas. peligros en el cuerpo de la presa, y proporcionar información para la eliminación de riesgos y el refuerzo de proyectos de conservación de agua de acuerdo con. En la actualidad, los métodos geofísicos comúnmente utilizados para detectar peligros ocultos en proyectos de conservación de agua incluyen el radar geológico, el método del potencial natural, el método de resistividad de alta densidad, la exploración sísmica artificial y las pruebas acústicas.
1. Detectar hormigueros y cuevas en presas
Debido a factores como balanceo inadecuado, infiltración de agua del embalse o peligros de animales, a menudo aparecen agujeros en el suelo y peligros de animales en el cuerpo de la presa. Nidos y otros peligros ocultos que ponen en peligro la seguridad del cuerpo de la presa. Los nidos de termitas son un peligro oculto común en los proyectos de conservación de agua en varias provincias (regiones) del sur de mi país. El diámetro del nido de termitas principal es generalmente de 40 a 60 cm, y los más grandes pueden alcanzar varias decenas o incluso metros. cientos de satélites esparcidos alrededor del nido principal. El jardín de hongos está conectado por túneles de hormigas que se extienden en todas direcciones, y algunos de ellos discurren por la pendiente interior de la presa. Por lo tanto, el peligro y la tasa de ruptura de las represas causadas por termitas escondidas en lo profundo de las represas son mucho mayores que otras razones. Encontrar nidos de termitas en las represas es la clave para eliminar los peligros ocultos de las termitas en las represas. El radar geológico y los métodos eléctricos de alta densidad son métodos eficaces para detectar agujeros en el suelo y nidos de animales en presas. La Figura 5-1-1 es una imagen de radar geológico de un nido principal de termitas enterrado a unos 3 m de profundidad. El patrón de onda reflejada del nido de termitas en la imagen se caracteriza por múltiples áreas con rayas convexas fuertes y débiles, que están claramente separadas del entorno. suelo.
Figura 5-1-1 Imagen de radar geológico de un nido de termitas en una determinada presa
2 Detección geofísica de fugas en la presa
Las fugas son un problema común. en las represas Los peligros ocultos son la principal causa de los accidentes en las represas. Las fugas de la presa se pueden dividir en fugas en los cimientos de la presa y fugas en el cuerpo de la presa y en las estructuras auxiliares. Las fugas en los cimientos de la presa son relativamente comunes. Las causas de las fugas de la presa están relacionadas con factores como la calidad del tratamiento de los cimientos de la presa, la calidad de la construcción del cuerpo de la presa y la estructura geológica debajo de los cimientos de la presa.
El método del potencial natural es un método comúnmente utilizado para detectar puntos de fuga en presas y canales de fuga. Dado que el agua del yacimiento tiene la capacidad natural de adsorber iones cargados, cuando el yacimiento tiene una fuga, los iones cargados también se mueven juntos para formar un campo de corriente eléctrica. Aparece una anomalía en el potencial natural en el lugar de la fuga y en el tamaño del campo negativo. La anomalía está relacionada con la cantidad de agua que se escapa. La Figura 5-1-2 es un ejemplo del uso del método del campo eléctrico natural para determinar la relación de recarga entre el agua subterránea y el agua superficial. Se observan anomalías positivas del potencial natural en la superficie cuando el agua subterránea recarga el agua superficial. La Figura 5-1-2(a) muestra la anomalía de autoelectricidad positiva del manantial ascendente en la zona de contacto entre piedra caliza y granito. La Figura 5-1-2(b) muestra la anomalía de potencial natural negativo que aparece en el sitio de fuga del reservorio; .
Figura 5-1-2 Utilice el método del potencial natural para determinar la relación de recarga entre el agua subterránea y el agua superficial.
El método de georadar también es eficaz para detectar puntos de fuga de presas y canales de fuga. efecto. El contenido de agua del suelo en el sitio de la fuga aumenta y hay una diferencia significativa en la constante dieléctrica del suelo sin fugas, lo que proporciona condiciones geofísicas para el uso de métodos de georadar para detectar ubicaciones de fugas en las presas. Una presa en la provincia de Heilongjiang es una presa de tierra homogénea. Después de sufrir una inundación única en 1998, aparecieron múltiples puntos de fuga de diferentes tamaños en la pendiente trasera de la presa. Para conocer la distribución de los puntos de fuga de agua en el cuerpo de la presa, se utilizó un radar geológico para realizar la detección en la parte superior de la presa, la pendiente frontal y la pendiente trasera de la presa. La Figura 5-1-3 muestra el perfil de radar geológico de la línea de medición de la cima de la presa K240-K400. Se infiere que la fuerte anomalía de amplitud en la figura es la parte muy inundada del cuerpo de la presa, y la profundidad de enterramiento anormal es de 10 a 12 m. Los resultados de la perforación muestran que el área anormal inferida por el radar geológico es una sección grave donde se producen fugas.
Figura 5-1-3 Perfil de detección de radar geológico de una presa en la provincia de Heilongjiang
3. Detección del efecto de lechada de cortina de cimentación de la presa
Mantenimiento general de embalses peligrosos. Cuando se utilizan métodos como la inyección de cortina, es necesario comprobar la calidad del efecto de la inyección mediante métodos geofísicos. La detección ultrasónica se llevó a cabo antes y después de la inyección de la cortina de cimentación de roca de una presa de una central eléctrica. La figura 5-1-4 es la curva de detección ultrasónica del orificio de inspección de calidad antes y después de la inyección. la parte media superior del orificio de inspección, la velocidad de la onda antes y después de la inyección La diferencia en los valores es muy obvia Antes de la inyección, la tasa de grietas del macizo rocoso era alta y la velocidad de las olas era baja después de la inyección; en el macizo rocoso se llenaron con lechada de cemento y la unión fue fuerte, y la velocidad de la onda aumentó significativamente.
En la parte inferior del pozo de inspección, la diferencia en la velocidad de las olas antes y después de la inyección es pequeña, y la velocidad de las olas es mayor, lo que muestra que la masa rocosa en sí es relativamente completa y tiene baja permeabilidad.
Figura 5-1-4 Resultados de detección de ondas sonoras antes y después de la inyección de pozos de inspección de calidad
El georadar también tiene un buen efecto de detección sobre la calidad de la inyección de cortina de presa. a los objetos de lechada en la imagen del georadar. La profundidad efectiva de la lechada y el radio de difusión de la lechada de cemento se pueden calcular a partir de la imagen. Basado en la fuerte imagen del arco de reflexión del suelo de la presa y el lecho de roca, el tamaño, la forma y la profundidad de las cuevas que se han llenado con materiales de lechada, así como los peligros ocultos, como cuevas y cuevas de suelo que no se han llenado con materiales de lechada, se puede identificar.
4. Estudio geofísico de los cauces fluviales antiguos
Los cauces fluviales antiguos suelen provocar grandes fugas Cuando se construye una presa en un embalse, es necesario realizar un estudio detallado del mismo. Condiciones geológicas de los antiguos canales de los ríos bajo los cimientos de la presa para comprender los antiguos ríos. El rango de distribución del canal, la profundidad del enterramiento y el espesor de la arena y grava, etc. Los métodos geofísicos comúnmente utilizados para detectar canales de ríos antiguos son el método de sondeo eléctrico, el método de potencial natural, el estudio sísmico y el radar geológico.
Figura 5-1-5 Vista en planta de la sección ρs que traza el antiguo cauce del río utilizando el método de la sección cuadrupolo simétrica
Figura 5-1-6 La sección cuadrupolo simétrica ρs a lo ancho la curva del antiguo canal del río
La Figura 5-1-5 y la Figura 5-1-6 son ejemplos del método de sección cuadrupolar simétrica para detectar y rastrear canales de ríos antiguos. Se puede ver en las características de la sección transversal de cada cuadrupolo simétrico en la Figura 5-1-5 que hay una zona de anomalía de alta resistencia en el fondo de baja resistencia. Se infiere que esta zona de anomalía de alta resistencia es un reflejo del antiguo cauce del río, que consta de una corriente principal y un afluente. Además, la forma, la posición central y el ancho del antiguo cauce del río se pueden determinar de forma aproximada utilizando las características de la curva ρs. Si la curva ρs es simétrica, el valor máximo de la curva ρs corresponde a la posición central más profunda del antiguo lecho del río. Si la curva ρs es asimétrica, la pendiente de ambas orillas del antiguo cauce del río se puede inferir basándose en la pendiente y suavidad de las dos alas de la curva (Figura 5-1-6), y su ancho aparente se puede determinar de forma aproximada. por la posición del punto de inflexión de la curva ρs. La forma de la sección transversal del antiguo canal del río puede reflejarse en la forma del contorno en el mapa de sección transversal iso-ρs. Como puede verse en la Figura 5-1-7, el contorno ρs cerca del punto 371 forma un círculo cerrado de alta resistencia. Combinado con las condiciones hidrogeológicas locales, se infiere que la anomalía es causada por un antiguo canal de río poco profundo. La verificación mediante los pozos ZK8, ZK10 y ZK11 confirmó la existencia de antiguos cauces fluviales, y ZK11 tocó una capa de grava arenosa rica en agua subterránea.
Figura 5-1-7 Imagen de los resultados de la búsqueda de áreas poco profundas ricas en agua con grava arenosa (antiguos canales de ríos) en un lugar de Yunnan
Figura 5-1- 8 es un ejemplo de detección de canales de ríos antiguos utilizando el método de ondas de corte sísmicas. Vista en sección. Según los datos de perforación, se especula que hay un antiguo canal de río en esta área, con una profundidad de entierro de 20 a 30 m. Para determinar la ubicación del antiguo canal de río, se utilizó un estudio sísmico de ondas de corte. Se puede ver en la figura que el evento alrededor de 40 ms es el reflejo dentro de los estratos del Cuaternario, y el evento tiene buena continuidad y pequeñas fluctuaciones; el evento entre 140 y 220 ms es el reflejo del antiguo cauce del río y los estratos cercanos; ambas orillas, y el evento tiene buena continuidad y pequeñas fluctuaciones. Es grande y sus características morfológicas reflejan la forma del antiguo cauce del río. La profundidad de enterramiento del cauce del río es de unos 28 m, y el ancho aparente es de unos 130 m. .
Figura 5-1-8 Perfil de tiempo t0 de onda de corte
2. Aplicación en la construcción y mantenimiento del tráfico
1 Inspección de calidad de carreteras
El método original de inspección de la calidad de las carreteras es utilizar el método de perforación y extracción de muestras. Este método no sólo es ineficiente y poco representativo, sino que también daña la carretera. Para evaluar la calidad de las carreteras de forma rápida, precisa y científica, se deben utilizar métodos de prueba no destructivos. En la actualidad, los métodos geofísicos comúnmente utilizados para la detección de carreteras incluyen el radar geológico, el método de ondas superficiales transitorias, el método de resistividad de alta densidad y los terremotos artificiales. Entre estos métodos de prospección geofísica, el método del radar geológico tiene las características de detección rápida, continua y no destructiva. Por lo tanto, se ha utilizado más ampliamente en la inspección de calidad de carreteras.
Figura 5-1-9 Propagación de ondas electromagnéticas en tramos de carretera
Las carreteras están compuestas por suelo de cimentación, suelo calizo, grava caliza, capa superficial, etc. Debido al aire, Las constantes dieléctricas de la capa superficial del asfalto, la grava de cal, el suelo y otros medios son diferentes, y las ondas electromagnéticas producirán ondas reflejadas en la interfaz donde cambia el medio. La Figura 5-1-9 es un diagrama esquemático de las rutas de propagación y reflexión de ondas electromagnéticas en cada interfaz del perfil de la carretera. La Figura 5-1-10 es un diagrama esquemático del escaneo de ondas electromagnéticas en cada interfaz del perfil de la carretera.
Figura 5-1-10 Escaneo de ondas electromagnéticas de cada interfaz en el perfil de la carretera
La autopista de Changchun a Siping utiliza pavimento de asfalto con un cojín de grava debajo. El pavimento se colocó en tres pasos, con un espesor de pavimento diseñado de 25 cm. El espesor del pavimento se midió mediante georadar antes de completar el proyecto.
El radar geológico utilizado en el trabajo es del tipo SIR-2, y la frecuencia de la antena de trabajo es de 900 MHz. La Figura 5-1-11 es un perfil de detección de radar geológico de una sección de la carretera de Changchun a Siping Expressway. La fuerte reflexión cerca de 5,8 ns en la imagen es la reflexión de la interfaz entre la capa de superficie de asfalto y el colchón de grava. a la interfaz de reflexión bidireccional El espesor del pavimento se calcula a partir del tiempo de viaje y la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el pavimento asfáltico. La velocidad de la onda electromagnética del pavimento asfáltico se obtiene mediante calibración experimental y estadística. Los resultados de las pruebas muestran que debido al desnivel del colchón de piedra caliza, el espesor del pavimento asfáltico varía mucho, siendo el más delgado de 26 cm y el más grueso de 43 cm. Se cumplieron los requisitos de diseño. La evaluación del espesor del pavimento se realiza de acuerdo con las normas nacionales de evaluación del espesor de la capa estructural del pavimento de carreteras. El tiempo de viaje en ambos sentidos de la onda electromagnética reflejada en la capa superficial se lee en el perfil del radar geológico después del procesamiento de datos, se calcula el espesor de la capa superficial y se realiza el resultado de la evaluación del espesor.
Además de la detección del espesor del pavimento, el método del radar geológico también puede detectar peligros ocultos en el lecho de la carretera (huecos, grietas, etc.) y la detección de calidad de puentes y alcantarillas en la inspección de calidad de carreteras. Algunos académicos han llevado a cabo investigaciones de detección de radar geológico sobre la compactación, la resistencia y el contenido de humedad de las carreteras, y han logrado buenos resultados de detección.
Figura 5-1-11 Perfil de detección de radar geológico de una sección de Changchun a Siping Expressway
2 Investigación de enfermedades de la subrasante ferroviaria
Las enfermedades de la subrasante ferroviaria son generalmente. Se refiere a los pozos, cuevas o rellenos de grava de cierta escala formados por la erosión y penetración de la lluvia a largo plazo, vibración de conducción, etc. debido a la estructura superior desigual de la plataforma de subrasante del ferrocarril y la filtración de agua, así como el desnivel de el relleno original. Las enfermedades de las carreteras están relativamente ocultas una vez que se ven afectadas por factores externos y provocan un colapso, amenazarán directamente la seguridad de la conducción. Por lo tanto, la investigación de las enfermedades ferroviarias es muy importante.
Durante el estudio del firme de la carretera, la aplicación de algunos métodos geofísicos está limitada debido a la influencia de la interferencia electromagnética, la interferencia de la vía férrea y la interferencia de las vibraciones de conducción. Por lo tanto, el método geofísico actual comúnmente utilizado para la detección de enfermedades ferroviarias es la medición de la microgravedad.
Dado que existe una cierta diferencia de densidad entre la sección enferma y la sección intacta de la calzada, proporciona un requisito previo para la medición de la microgravedad. La Figura 5-1-12 es un mapa de contorno de la anomalía de microgravedad de la cueva kárstica bajo el terraplén de la línea ferroviaria Burdeos-Sète en Francia. El lugar de medición se encuentra en Barsac en la línea ferroviaria. El objeto de la encuesta es los 5 m. Alto terraplén y calzada. Se puede ver en la figura que hay un área relativamente densa en el medio de la zona (anomalía de hasta 3 × 10-1 g.u.), que es un área que ha sido inyectada en el pasado. En el pasado, debido a un colapso repentino, no se pudo realizar ningún estudio especial. En ambos extremos del tramo, situadas en la base del talud y que se extienden bajo el lecho de la carretera, aparecieron dos anomalías de -2×10-1~-6×10-1g.u. Después de la interpretación de anomalías y la verificación de la perforación, se confirmó que existen cuevas kársticas en la piedra caliza a una profundidad de 3 a 6 m debajo del lecho de la carretera.
Figura 5-1-12 Determinación y tratamiento de las cuevas kársticas bajo el terraplén de la línea ferroviaria Burdeos-Sète
Los terraplenes ferroviarios están en su mayoría compactados con tierra cultivada y sin duda provocarán enfermedades eléctricas. diferencias. El lecho del camino está ubicado sobre el suelo (o sobre la superficie freática), por lo que ya sean cuevas o rellenos de grava, la resistividad aparente dentro del rango involucrado en el volumen de exploración aumentará y, por lo tanto, aparecerán anomalías de alta resistividad en el cuadrupolo simétrico. perfil. Cuanto más grave sea la enfermedad del lecho de la carretera, mayor será la escala y más obvia será la anomalía de alta resistencia. Por ejemplo, la Figura 5-1-13 es una curva medida utilizando el método de perfil de cuadrupolo simétrico en una determinada sección de Longhai Road, utilizando dispositivos AB=7 m, MN=1 m. Como se puede ver en la figura, hay tres. formas de enfermedad a lo largo de toda la línea: ① Cuevas o escoria más grandes En la sección gravemente enferma del relleno de piedra, el valor de la curva de resistividad aparente es muy alto ② en la sección gravemente enferma, la curva de resistividad aparente es alta y baja en; En la sección levemente enferma, la resistividad aparente es alta y la curva de resistividad aparente es alta y baja. Los impactos de enfermedades graves pueden llegar hasta debajo de los rieles en el exterior de la calzada, que es un área que necesita tratamiento urgente. Las secciones levemente enfermas no causarán enfermedades graves en el corto plazo y pueden usarse como objetivos de prevención en futuras temporadas de lluvias.
Con base en la información proporcionada por los estudios geofísicos y las perforaciones, se pueden determinar las áreas que requieren inyección y se puede derivar el mejor plan de proyecto. Después del tratamiento de lechada, además de la inspección de la perforación, también se pueden realizar mediciones de microgravedad para delimitar los estratos con lechada insuficiente o excesiva. La Figura 5-1-14 es una comparación de los cambios anormales de gravedad del estrato después de la inyección en una zona de inyección conocida y la curva anormal teórica calculada por la computadora basada en el modelo (un modelo geológico elaborado con datos de perforación antes de la inyección). 5-1-14(a), se puede observar que la perfusión en la mitad derecha de la zona no excede el rango esperado y no se producen anomalías de gravedad.
Se produjeron anomalías residuales en la mitad izquierda del modelo, lo que indica una lechada insuficiente. La Figura 5-1-14(b) es un cuadro comparativo de capacidad de inyección y la Figura 5-1-14(c) es un modelo geológico (sección a lo largo de la línea topográfica No. 1).
Figura 5-1-13 Sección de estudio de la plataforma (sección seleccionada)
Figura 5-1-14 Línea ferroviaria París-Estrasburgo en Varangerville
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En los últimos años, el uso de ondas superficiales transitorias para detectar la capacidad de carga de la subrasante ferroviaria también ha logrado buenos resultados, proporcionando datos confiables para la determinación y el tratamiento de enfermedades de la subrasante.
Cuando se utiliza el método de onda superficial transitoria de Rayleigh para probar la capacidad de carga de la subrasante de la línea, debido al impacto de la conducción, la línea de medición solo se puede realizar en el exterior del carril traviesa o en el arcén de la carretera. Dado que la onda superficial de Rayleigh es una onda corporal y tiene las características de exploración de volumen, puede representar la situación real en el centro de la carretera. Al recopilar datos de ondas superficiales transitorias, se utilizan para la medición un instrumento de ondas superficiales y un detector de baja frecuencia. La fuente del terremoto utiliza un mazo de 18 libras y una placa de hierro. La separación entre pistas aumenta correspondientemente con el aumento de la profundidad de exploración. El procesamiento de datos implica principalmente obtener la curva de dispersión frecuencia-velocidad. La curva de dispersión se ajusta inversamente y se estratifica en función de las condiciones reales de la carretera para calcular el espesor de cada capa y la velocidad de la capa de las ondas de Rayleigh. El cambio de la velocidad de la onda de Rayleigh con la profundidad en el punto de medición y las características de resistencia relativa de la calzada se pueden juzgar cualitativamente por el valor de vR en la curva de dispersión. Las áreas con mayor vR reflejan una mayor resistencia de la calzada, y las áreas con menor vR. reflejan una mayor resistencia de la superficie de la carretera.
En algunos puntos de medición de ondas Rayleigh, se realizó el valor del sondeo del cono de potencia luminosa (N10). De acuerdo con el reglamento técnico del Ministerio de Ferrocarriles sobre sondeo del cono de potencia luminosa (TBJ18-87), el valor N10. se convirtió en la capacidad de pasajeros σ0 (σ0 =8N10-20), y luego realizar un análisis estadístico matemático sobre la velocidad de la onda superficial de Rayleigh vR y el número de impactos de penetración del cono dinámico de luz (N10) en el punto de medición correspondiente, y obtener la correlación expresión entre vR y N10:
Tutorial de Geofísica Ambiental
En la fórmula, A y B son constantes. Cuando el coeficiente de correlación r>0,7, significa que vR está relacionado con N10, se puede utilizar vR en lugar de N10 para calcular el tamaño de la capacidad de carga σ0, es decir:
Tutorial de Geofísica Ambiental
De acuerdo con esto, la fórmula se puede utilizar para calcular cuantitativamente la capacidad de carga de la calzada utilizando vR.
Figura 5-1-15 Mapa de contorno de capacidad de carga
La Figura 5-1-15 muestra la sección de subrasante Ruilei del tramo K2011+170-K210270 de la línea Beijing-Guangzhou Prueba de olas y mapa de contorno de capacidad de carga obtenido mediante la conversión de acuerdo con la relación de conversión anterior (tomando A = 91,07913, B = 2,940517). En la figura, la capacidad de carga de la plataforma cerca de K2011+230 es baja, alrededor de 80 kPa. La capacidad de carga de la calzada en ambos lados es relativamente alta, alrededor de 180 kPa. Este resultado es muy consistente con la situación real en el sitio.
3. Pronóstico de las condiciones geológicas frente al frente del túnel
Durante el proceso de excavación del túnel, las condiciones geológicas frente al túnel a menudo se desconocen, y se producen derrumbes y entradas de agua. y otros fenómenos a menudo ocurren en áreas geológicas desfavorables, lo que a veces puede causar accidentes graves, como víctimas personales y daños a los equipos, lo que resulta en enormes pérdidas económicas. Por lo tanto, durante el proceso de excavación del túnel, es crucial comprender rápidamente las condiciones geológicas frente a la cara del túnel, especialmente la escala y las características de las estructuras geológicas desfavorables, como fallas y zonas de fractura, para garantizar la seguridad de la construcción y organizar racionalmente el plan de excavación. , velocidad de excavación y medidas de apoyo importantes.
El pronóstico de las condiciones geológicas frente al frente del túnel se puede dividir en pronósticos de mediano y largo plazo y pronósticos de corto plazo. El método geofísico utilizado en los pronósticos de mediano y largo plazo es generalmente el de terremotos artificiales. , mientras que los pronósticos de corto alcance pueden utilizar radar geológico o detección de ondas acústicas.
Las rocas de un túnel de carretera en la provincia de Jilin son principalmente granito, intercaladas con zonas de fractura de anfibolita y clorita, y se desarrollan juntas y grietas en la roca. En la dirección de excavación, aparecen alternativamente dos grupos de fallas (con tendencia NNE y NNW), cortando con pequeñas fallas y zonas de fractura en dirección EW, formando una forma de techo, que es propensa a grandes desprendimientos. Para garantizar la seguridad de la construcción y diseñar racionalmente el plan de excavación, se combinan radares sísmicos y geológicos artificiales para predecir las condiciones geológicas frente a la cara del túnel. La implementación del método sísmico artificial consiste en disponer varias líneas de estudio sísmico horizontalmente a diferentes elevaciones en la cara del túnel, utilizar yeso para unir geófonos a distancias iguales en la cara del túnel y utilizar mazos para excitar y recibir ondas sísmicas en ambos lados del túnel. las líneas de la encuesta. La implementación del método de radar geológico consiste en organizar líneas de reconocimiento de radar horizontalmente a ambos lados de la pared del túnel y en la cara del túnel, y utilizar una antena de 100 MHz para la medición y recopilación de puntos a distancias iguales.
La Figura 5-1-16 muestra los resultados de interpretación de la predicción de sismos artificiales de mediano y largo plazo en el frente del túnel de la estación número K241+138. Hay 3 fallas en el K241+138-K241+. 063 sección, y la litología Hay una excepción. Las posiciones inferidas son K241+115, K241+120, K241+136 y K241+068. La excavación demostró que hay 2 fallas (F115 y F136). La diferencia entre la posición expuesta y la posición prevista es de aproximadamente 1 m. La tendencia es cercana al EW y la distancia de la falla es de 0,3 m. La estaca número K241+068 es una zona de fractura con un ancho de aproximadamente 10 m, que fue causada por múltiples intrusiones de pegmatita y anfibolita.
Figura 5-1-16 Diagrama esquemático de los resultados de predicción de terremotos a mediano plazo para la estación número K241+138
Figura 5-1-17 Diagrama esquemático de los resultados de predicción de terremotos a corto plazo para la estación número K241+247
La Figura 5-1-17 muestra los resultados de interpretación del pronóstico de corto alcance del georadar en la superficie del túnel K241+247. Se detectaron tres fallas (F1, F2, F3) en ambas paredes de la cueva, con tendencias NNE y NNW. De acuerdo con la relación geométrica, F1 y F3 se cruzan entre sí cerca de 10 m frente al frente del túnel, y F2 y F3 se cruzan entre sí aproximadamente 35 m frente al frente del túnel. Se midieron cinco fallas delanteras en la cara del túnel, a saber, F242, F239, F235, F230 y F225. Tenían una tendencia cerca del EW y se cortaron con las fallas F1 y F3. Es fácil que el techo de la cueva forme un bloque colapsado. es perjudicial para la seguridad de la construcción. Las excavaciones han demostrado que los resultados previstos de la detección sísmica y del radar terrestre en la superficie del túnel están cerca de las ubicaciones expuestas de las estructuras geológicas. Con base en los resultados del pronóstico, la unidad de construcción ajustó rápidamente el plan de excavación y la velocidad de excavación, y adoptó precauciones de seguridad más razonables.
4. Inspección de calidad del revestimiento del túnel
Una vez revestido el túnel, afectado por muchos factores, el espesor del hormigón del revestimiento puede no cumplir con los requisitos de diseño o puede haber huecos y otros. problemas de calidad. Para detectar a tiempo problemas de calidad del revestimiento, se requiere una detección rápida y de alta resolución de la calidad del revestimiento de túneles para proporcionar una base para la gestión científica de los proyectos de túneles. El método geofísico más utilizado en la inspección de la calidad de los túneles es el método del georadar.
Los principales contenidos de la inspección de calidad del revestimiento de túneles mediante el método de radar geológico son la compacidad del hormigón, los huecos y el espesor del revestimiento. En la detección generalmente se utilizan antenas de alta frecuencia de 500 MHz o 900 MHz, y el espesor de detección puede alcanzar decenas de centímetros. Las líneas de reconocimiento generalmente están dispuestas en tres ubicaciones: la bóveda, la cintura y las paredes laterales del túnel (Figura 5-1-18). La bóveda está cerca de la parte superior del túnel, la cintura está aproximadamente 1 m por encima del inicio. línea del túnel, y los lados están La pared está aproximadamente 1,5 m por encima de la cubierta de drenaje. El método de medición adopta el método del perfil. El intervalo entre los puntos de medición es generalmente de unos pocos centímetros a decenas de centímetros, y el kilometraje se rastrea y mide mediante una rueda de medición.
Figura 5-1-18 Mapa de distribución de líneas de medición
Durante la detección del espesor del revestimiento del túnel, los parámetros físicos de los medios relevantes se muestran en la Tabla 5-1-1.
Para evaluar el espesor del revestimiento, primero confirme el evento de onda reflejada entre la interfaz de concreto y roca en el perfil del radar geológico, lea el tiempo de viaje en dos direcciones de la onda reflejada y calcule el espesor del revestimiento de concreto de acuerdo con el Fórmula h=v×, la velocidad V se puede calibrar a través de la sección del pozo abierto o los datos de perforación. La evaluación de la compacidad se puede dividir en dos tipos: compacta y no compacta según las características de amplitud, fase y frecuencia de la onda de reflexión del perfil del radar de penetración terrestre. El cuerpo de concreto no denso tiene formas de onda caóticas y eventos escalonados en el perfil del radar; el cuerpo vacío tiene un evento de onda reflejada en forma de arco en la interfaz entre el concreto y la roca circundante en el perfil del radar, y está desalineado con los canales adyacentes. Esta característica calcula la extensión del vacío. Dado que la voladura hace que la superficie de la roca circundante sea desigual, las anormalidades en el perfil deben analizarse y confirmarse cuidadosamente al determinar la formación de huecos.
Tabla 5-1-1 Tabla de parámetros físicos de medios relevantes en la detección del espesor del revestimiento de túneles
La longitud total de un determinado túnel de carretera es de aproximadamente 1,6 km. Calidad del revestimiento, el túnel está a punto de completarse. La detección por radar geológico se llevó a cabo anteriormente. Los tipos de revestimiento de túneles son: Sm3, Sm4 y Sm5, y los espesores de revestimiento diseñados son 40 cm, 35 cm y 30 cm respectivamente. La Figura 5-1-19 muestra la sección de georadar de la línea de reconocimiento de la pared lateral en la sección número de kilometraje K21+390-K21+430. El tipo de revestimiento de este tramo es Sm5. El evento de fluctuación de alrededor de 10 ns en la figura es el evento de la onda reflejada desde la interfaz de la roca circundante. La Figura 5-1-20 muestra la curva de espesor calculada del revestimiento de concreto.
Figura 5-1-19 Perfil de radar geológico de la línea de levantamiento de la pared lateral en la sección K21+390K21+430
Figura 5-1-20 Pared lateral en el K21+390K21 +430 sección Línea de medición Curva de interpretación del espesor del revestimiento de hormigón