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岩溶探测(包括溶洞探测、裂隙探测、软弱层探测等)

TTS3型钻孔岩溶管波探测仪

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技术参数:
探测直径:2米
分辨能力:可分辨大于0.3m的孔旁溶洞、软弱夹层等不良地质体
定位精度:优于0.3米

管波探测法简介

1.1主要用途

1)管波探测法主要用于岩溶探测(包括溶洞探测、裂隙探测、软弱层探测等)。特别适用于大口径嵌岩桩桩位的岩溶探测。

灰岩地区,岩溶发育,存在溶洞、溶蚀、裂隙、软弱夹层等不良地质现象。嵌岩桩桩端的承载力大,对持力岩层的完整性要求高,特别是采用单桩单柱基础时,更是如此。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)的要求,在岩溶发育地区,当采用大直径嵌岩桩时,应进行专门的桩基岩溶勘察,岩溶勘察宜采用工程地质测绘和调查、物探、钻探等多种手段结合的方式进行,勘察点应逐桩布置,勘探深度应不小于(桩)底面以下桩径的3倍并不小于5米,当相邻桩底的基岩起伏较大时应适当加深。

管波探测法有效探测半径约1.0米,可分辨大于0.3米的孔旁溶洞,对溶洞的定位误差小于0.3米,具有非常高的垂向探测精度[。管波探测法是通过在桩位中心的一个勘察钻孔中进行探测,即可快速探明桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况,评价嵌岩桩持力层的完整性,为桩基设计提供直接依据,并可指导基桩施工。

2)管波探测法还应用于滑坡体的滑动面探测。
基岩(特别是强风化基岩)中的滑动面,钻探是很难判别的,管波探测法可直观地识别基岩中的滑动面。

1.2基本原理及测试装置
管波探测法的基本原理是:在钻孔中利用“管波”作为探测物理场,探测孔周围一定范围内的溶洞、溶蚀、裂隙、软弱夹层等不良地质体的孔中物探方法。

管波探测法的测试装置如图1所示,是一种一发一收、固定收发距的单孔测试装置。
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图1  管波探测法的测试装置

1.3异常特征及其地质解释
管波探测法异常主要表现为二种:一种是在界面处的管波反射,另一种是在不良地质体处的管波能量变化。如图2所示。
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图2  管波探测法的异常特征及其地质解释
 
钻孔中可能产生管波反射的界面主要有:基岩面、溶洞顶和底面、裂隙、孔底、水面等。引起管波能量变弱的不良地质体主要有:溶洞、溶蚀、软弱岩层、土层等。

管波探测法的地质解释分为完整基岩段、裂隙发育段、溶蚀发育段、岩溶发育段、软弱岩层和土层等6种情况。完整基岩段的特征是:管波无能量衰减,界面反射在段内明显甚至有多次反射;岩溶发育段的特征是:管波能量严重衰减,界面反射在段内消失了;裂隙发育段、溶蚀发育段的特征是:段内界面反射多,溶蚀发育段伴随有能量衰减现象;如图2所示。软弱岩层和土层的特征是:管波速度变低和有能量衰减。
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图3   管波岩溶探测成果图

图3是一个钻孔的管波岩溶探测成果图,“岩溶发育段”用“带牙三角形”表示。段内钻探有揭示的,顶角在解释柱状图最左边开始向右划,无揭示的,顶角在解释柱状图中间开始向右划。

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