花岗岩球状风化体探测方法

齐 岭

（广州市城市建设工程监理公司 广东广州 510060）

花岗岩球状风化体探测方法

齐 岭

（广州市城市建设工程监理公司 广东广州 510060）

为将盾构施工风险降至最小，通过先进的探测手段，提前探明花岗岩地层球状风化体的发育规律及具体位置，本着缩小范围、有地放矢的目的，使盾构施工任务得以顺利进行。从而达到缩短工期、减少成本、达到效益最大化的管理目标。

花岗岩；球状风化；探测

微动探测是一种基于微动台阵探测的地球物理探测方法。工作原理可用插图1所示流程图表示。采用类空间自相关法—SPAC法从微动台阵记录中提取瑞雷波频散曲线，计算视S波速度Vx，再经插值光滑计算获得二维视 S 波速度剖面，视S波速度剖面能客观、直观地反映地层岩性变化，是地质解释的基本依据。

H/V曲线是各分量进行傅里叶变换得到频谱，通过水平分量和垂直分量的频谱量值得到，它反映的是地层的波阻抗界面，也是寻找土石的分界面的依据之一。

微动探测的观测系统主要采用正五边形圆形阵列，每个圆形阵列由放置于正五边形顶点和中心点的 6个摆和数据采集系统组成，正五边形顶点到中心点的距离称为观测半径 R。根据现场场地条件的不同，分别采用了 2～3.5m 等不同半径的台阵进行观测，按5m测点间距逐点进行，以形成二维剖面观测。

1.微动法补勘的优势

1.1 探测覆盖范围更大

微动法探测采用5m的圆形台阵，可探测直径能达到6m，能覆盖整个盾构横断面，纵向方向连续布点，相当于盾构隧道上方均能探测到，对孤石的探测范围更加全面。对比采用钻孔补勘仅能勘探到一个孔位，而且布点间距至少 10m，随机性大，勘探到孤石的几率低。

1.2 对地层损失不会造成影响，对后期盾构掘进影响较小

由于微动法是采用接收地层震动数据，再根据数据处理的原理探测孤石，相比较之下对地层无破坏。如采用钻孔补勘的方案，钻孔量极大，即使钻孔后均用水泥浆进行封孔，但难免会造成盾构掘进时“保压困难”或“地面冒浆”等情况发生。

1.3 安全区准确性更高

根据第二次微动法试验段的探测结果，微动法判定为安全区的区间段准确性较高。第二次微动法探测试验段长度约190m，安全区准确率达到100%；相比较之下，假如相隔10m一个钻孔补勘，一个点位未发现孤石并不能完全代表10m区间范围内无孤石的存在。

1.4 不受地表条件及管线影响

微动法探测对地表条件要求较低，可在硬化地面及无硬化的地面进行探测，甚至在房屋内也可以进行探测。由于镇～镇区间下穿房屋较多，房屋下方不排除存在孤石的可能性，采用地质钻孔无法进入到房屋内部进行补勘，同时，在管线上方无法也无法进行补勘，而且镇镇区间右线位于广汕公路上方，地质钻孔需要办理大量的手续及流程，实施起来极其困难，微动法在该方面具有较大优势。

1.5 探测速度较快

微动法探测一个点位需要时间约为20min，转移点位大约需要10min，一个点位共计30min；而钻孔施工20m深度、钻机跑位、封孔、文明施工等工序大约需要 1天，相对比之下钻孔功效较低。由于区间总体走势沿广汕公路下方敷设，且区间长达1.6km，钻孔补勘点位约273个，工作量极大。相对比之下微动法更具优势。

2.仪器及参数

微动探测采用 SWS-6工程地震仪结合三分量检波器完成微动数据采集。该系统由2Hz拾震仪（速度型、三分量）和地震仪组成。

用一个记录仪同时记录一个台阵 6个拾振器(摆)的微动数据。 拾振器(摆)采用重庆地质仪器厂生产的CDJ-S2C-2三分量检波器。

2.1 仪器一致性

在正式微动观测前，必须测试仪器的一致性，以确保观测资料可靠、有效。将全部仪器放置到同一点处同步记录 10分钟左右， 由该记录计算各台仪器的功率谱、功率谱之比、相干系数和相位差，以对仪器的一致性作出评价。插图 4-5 为计算获得的各台仪器的(a)功率谱、(b)功率谱之比、(c)相干系数和(d)相位差。结果表明，仪器的一致性优于 97%，达到微动探测对仪器一致性的要求。

图1 一致性测试结果

2.2 数据采集及处理

本次微动探测采用正五边形阵列观测系统，每个圆形阵列由放置于五角星顶点和中心点的6个摆及一套记录仪组成。

数据正式采集之前，对记录仪进行采集参数设置。在仪器放置到位，确保进入正常工作状态后，尽量保持周围环境相对安静，以利有效记录数据。实际施工时按照设计的观测系统沿测线逐点进行观测，单点每次观测时间为 10～20 分钟，观测结束后将整个台阵移动到下一个勘探点观测。

2.3 钻孔验证孤石

根据探测到的数据结果，可将镇镇区间线路点位划分为安全区、警示区、危险区，判断为警示区和危险区的需进行复测或加密探测，以进一步确定其数据准确性。数据确定后，对于警示区和危险区需进行钻孔验证，先分段钻探1至2个孔位，然后将钻孔验证揭露的岩层地质与微动检测到的数据进行对比分析，判断并排除部分非孤石区域。

对于危险区判断为孤石的位置，则进一步做缩小范围探测，并在每个点位布置 4个钻孔点位进行钻孔验证孤石，按区间隔离墙微动试验段数据进行预估，危险区点位比例约占总点位数5%。

钻孔揭露有孤石的点位，以钻孔点位为中心，间距为1.5m进行加密钻孔，如果钻到孤石，则继续以间距1.5m进行加密钻孔，如果没钻到孤石，则缩小为0.75m间距进行加密钻孔，直至将孤石边缘位置全部探清。

3.结论

通过对微动台阵记录中提取瑞雷波频散曲线，计算视S波速度Vx，再经插值光滑计算获得二维视 S 波速度剖面，视S波速度剖面能客观、直观地反映地层岩性变化。

根据勘察报告成果，有针对性的进行验证，对于安全区，验证的效果达到100%，警示区和危险区域发现孤石的频率在本项目中为60%，因微动探测法探明的地下异常不只包含孤石，但大大减少了发现孤石的概率，避免盾构施工遇孤石的风险，提高了工作效率。

G322

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1007-6344（2016）10-0207-01

齐岭，1969年生人，男，大学专科学历，吉林双辽人，工程师，从事工程管理及工程监理工作