浅层地震折射波法在铁路隧道工程勘察中的应用.pdf
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1、92:2023年4 月规划设计与勘察江西建材浅层地震折射波法在铁路隧道工程勘察中的应用邓建安中铁上海设计院集团有限公司长沙设计院,湖南长沙410000摘要:文中以某铁路隧道工程为例,简述了隧址区的地形、地貌及地质特征,探讨了浅层地震折射波法在铁路勘察中的应用要点,分析了钻孔波速测试方法。实践表明,在铁路勘察中妥善应用浅层地震折射波法,可明确现场的地质条件,对铁路规划设计与建设有益。关键词:铁路勘察;浅层地震折射波法;钻孔波速测试中图分类号:U25文献标识码:B文章编号:10 0 6-2 8 9 0(2 0 2 3)0 4-0 0 9 2-0 3Application of Shallow Se
2、ismic Refraction Wave Method in RailwayTunnel Engineering InvestigationDeng JiananChangsha Design Institute,China Railway Shanghai Design Institute Group Co.Ltd.,Changsha,Hunan 410000Abstract:Taking a railway tunnel project as an example,this paper briefly described the topography,geomorphology and
3、geologicalcharacteristics of the tunnel site,then discussed the application points of shallow seismic refraction wave method in railway investigation,and analyzed the test method of borehole wave velocity.The practice shows that the geological condition of the site can be defined by usingshallow sei
4、smic refraction method properly in railway investigation,which is beneficial to railway planning,design and construction.Key words:Railway survey;Shallow seismic refraction wave method;Borehole wave velocity test0引言铁路隧道勘察方法多样,其中,浅层地震折射法颇具代表性。其具有精度高、效率高的特点,深受勘察工作者的青睐。应用浅层地震折射法,有利于掌握现场的岩土动力学参数,基于勘察数据绘
5、制地质构造剖面图和断裂分布图,据此针对性地组织设计和建设活动,保证施工安全和质量(1-3 。本文分析了浅层地震折射波法的应用要点,以提高勘察方法的应用水平。1工程概况某铁路隧道全长7 0 0 m,地面高程最低为4 2 1.0 5m,最高为534.98m。隧道所在地区属丘陵地貌,基岩以下伏安山岩、白垩系小岭组流纹岩为主,地表以土夹碎石土居多,地质情况较复杂。为了隧道施工安全可靠,本文利用浅层地震折射波法对围岩地质进行全面探测,以期掌握隧道土石分界情况,根据围岩特性进行围岩分级,查明地质构造(断层、破碎带等)的分布情况。2隧址区地形、地貌及地质特征隧道进出口边坡坡角较均小于2 5,边坡较平缓,上覆
6、土层均为坡洪积,以碎石土为主,进口段厚度较大,厚度约为2 6 m;出口段厚度稍薄,厚度约为1 3 m。山脊与山坡上覆土层为第四系残积土,土层较薄,厚度约为1 2 m;沟谷地段上覆土层为第四系残积土,厚度约为5m。下伏基岩为安山岩,全风化厚度约为1 4 m;强风化及弱 微风化层厚度大于10 m。隧道工程勘察期间恰逢冬季,现场气温较低,存在厚度为0.4 0.6 m的冻土层。作者简介:邓建安(198 7-),男,湖南资兴人,本科,工程师,主要研究方向为岩土工程地质勘察。从影响机制的角度来看,折射波法速度层与地质风化分层存在关联,因此,可参照折射波法速度分层结果对岩石风化层进行层次划分。总体来看,工程
7、现场具有适宜应用浅层地震折射波法的条件,可将其用于现场勘察活动中。3浅层地震折射波法的应用3.1野外作业3.1.1测线布置以现场线路中桩点和设计线路地形图为准布设测线,于中线布设地震折射纵剖面。测线无阻碍,若遇到建筑物、高压线等,视障碍物的分布情况对测线进行调整,规避障碍物,但必须确保调整后的折线能够满足测量要求 4 。若测线的转折角在15以上,可在转折点及测线外延长线上补充激发点,为测试创设有利条件。3.1.2观测系统根据浅层地震折射波法的勘探要求,配置精度和可靠性良好的双重追逐相遇观测系统,系统在应用中可及时追踪目的层,保证观测结果的精度。3.1.3数据采集野外数据采集利用R24多道地震仪
8、,搭配2 8 Hz垂直检波器。按8 m道间距布置,每个排列2 4 道,相邻两排列重叠2 道。各排列的小中炮、端点炮、远炮均为2 个,并排列中间1炮。远炮偏移距6 0 m,用2 4 磅重锤锤击以产生震源;近炮在排列端头,无偏移距。设计采样点数共计10 2 4 个,采样频率为1次/0.5ms,记录时间为512 ms。未做滤波处理,以免波形相位的变化导致初至波时间判断缺乏准确性。3.2资料处理与解释.93江西建材2023年4 月规划设计与勘察野外工作后,检查原始波形记录,识别有效波,必要时进行校正,再基于处理后的野外波形记录绘制时距曲线,从中揭示测点地震界面的深度,并根据深度解释结果绘制剖面,用于反
9、映地震界面的深度变化 5-6 3.2.1原始记录的检查检查内容包含记录的点线号、激发方式及激发点位置;仪器的工作条件记录;观测系统的类型及工作日期;各道工序的开展状况,例如是否存在异常;干扰波的出现状况等。3.2.2波形的对比和分析根据“统一界面的有效波在相邻道上的特点相似”进行波的对比。(1)同相性。同一界面的波到达相邻地面接收点的路径基本一致,根据此特点,有效波的同相位到达相邻两道的时间一致或仅存在较小差异,此时,从记录道上的同相位连线在形态上呈现出平滑特性。相邻相位的同相轴分布也存在平行的位置关系。(2)波的相似性。波来自同一界面时,相邻道的振动图具有高度的相似性,对应至波形记录中,则微
10、相邻道振动图的相位数、视周期、振动持续时间及强度等,也具有高度的相似性。(3)振幅。有效波的能量明显超过干扰背景的能量,换言之,此时的振幅变化表现出明显增强的趋势。3.2.3校正同一测线存在多个激发点且未共处相同的水平面时(例如,井中深度不同、部分在坑中而部分在地面),即便是相同激发点的剖面,各检波点的位置也存在差异,而具体分布特性主要受到地形起伏的影响,导致检波点不处于相同的高度,即并未共处相同的水平面。3.2.4绘制时距曲线根据地震记录确定各检波点相应道有效波的旅行时,再绘制时距曲线。其中,震源为坐标原点,横坐标表示点的距离,纵坐标表示时间。时距曲线的绘制流程如下:拾取初至时间绘制时距曲线
11、地震解释高程输人绘制折射界面地质解释输出剖面。本文以某铁路隧道工程的K33+981K34+095段为例,按前文提及的方法绘制中轴测线时距曲线,结果如图1所示。50.00K34095Z140.00SU/30.00K340.20.00K34095Z310.00K340.0.0001535557595115震源点距离/m图1时距曲线绘制结果(K33+981K34+095段)3.3to、函数法求解界面深度to法(to差数时距曲线法)在折射界面的曲率半径超过其埋深时,具有可行性,求解结果准确且效率高。以二层地层结构为例,用t。法求解界面深度的方程具体如下:(x)VVh(x)(1)22式中,h(x)为地下
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