summit地震仪在工程物探中的应用.ppt

summit地震仪在工程物探中的应用 报告人 何良Email heliang19870101 Tel京欧华联科技有限责任公司 现代工程地质勘探中要求物探方法能探明和解决的地质问题越来越多 且越来越复杂 同时要求探测的结果能很快就被施工方所验证 地震法是物探方法中最常使用的方法 与其他物探方法相比其分辨率和精度最高 方法理论相当也最为成熟 地震方法类型 地震方法在工程物探中的主要应用领域 1 地基勘探 包括探明断层和基岩埋伏 风化带厚度 覆盖层结构及分层等 2 边坡稳定性调查 3 水库 高速路选址 包括探明断层 破碎带 溶洞 软弱带和持力层埋深及厚度 4 隧道地质超前探测 主要用于铁路 公路 水电 矿山隧道地质构造 破碎带 含水带 岩溶等超前探测 5 大坝病害诊断 包括钢筋混泥土坝的内部老化 破裂和裂隙探测 土石坝的内部空穴和渗漏段探测 6 核电站基础探测 除地基探测外 还包括地层和岩体的弹性力学参数测定 7 桥梁 大型构件 高速路内部缺陷探测 包括裂缝 孔隙和结构缺陷检测 8 活断层探测和地震安全评估 包括断层产状 断距和上断点的精确位置及活动年代 安全评估包括基底埋深 松散层厚度和地脉动测量等 9 桩基检测 瑞雷波检测 结构物勘察 由于地震方法在工程物探中应用如此广泛 同时所要解决的地质工程问题越来越复杂 这就对地震仪性能提出了更高的要求 所以作为专业进口物探设备及仪器服务商 欧华联成立16年来一直努力为各勘探单位提供更有效 方便 稳定 精度更高的地震仪 SUMMIT 系列地震仪 SUMMIT 系列地震仪SUMMIT plus地震仪SUMMIT Compact组合型地震仪SUMMIT StreamPro工程地震仪SUMMIT Sh超高采样率地震仪SUMMITMHydra地震监测系统 SUMMIT plus地震仪 德国DMT公司生产的SUMMIT plus地震仪主要应用于小型三维地震勘探和工程地震勘探 SUMMIT plus地震仪主要特点 每个数据采集站只有二个通道 因此检波器小线很短 用非常轻便的双芯电缆传输数据 采用SNAP连接技术 道间距任意可变 更不需要模拟大线 避免了模拟线带进的干扰 这一特点对工程地震勘探特别重要 因为在工程勘探中由于目标体大小和所要求的勘探精度差异很大 所以要经常改变道间距离 最高采样率1 48ms 每个数据采集站重量仅1 2kg 由笔记本电脑做主机 非常轻便 稳定 技术指标 SUMMIT Compact组合型地震仪 组合型SUMMIT Compact地震仪可用于反射法 折射法 井间CT VSP 水域勘探 面波勘探以及连续监测地震活动和各种振动事件 SUMMIT Compact组合型地震仪的主要特点 分辨率高 采样率高 最高1 48ms 非常适合精细的工程地质勘探非常轻便 重量仅6 0kg 标准24道 尺寸 25 20 15cm 笔记本电脑担当主机可以连续记录地震数据 并对记录的数据实时存储 因此可以用来连续监视地震活动和各种振动事件用途广泛 标准型为24道 最多可扩展至24 40 960道 SUMMIT StreamPro工程地震仪 SUMMIT StreamPro工程地震仪采用plug Trace技术和陆地拖缆检波器排列 特别适合在城市进行工程地震勘探 当然也适合在其它任何环境下应用 SUMMIT StreamPro工程地震仪主要特点 内置PC机和集成式高分辨率显示器 检波器安置在陆地拖缆上 陆地拖缆由多段12m或24m的编织段组成 各段之间用扣环连接 重量轻 体积小 P波和S波检波器都安装在基板上 可手控变换位置 基板在 陆地拖缆 上的位置可以变动 基板和检波器的自重可使检波器与地面紧密耦合 数据传输电缆 大线 沿地震拖缆布置 检波器拾取的地震信号由数据传输电缆馈送至地震数据采集单元 在观测过程中 陆地拖缆 用小汽车或其它工具沿观测剖面移动 可用任何一款振动源 如小型可控震源或落锤等 作为震源 施工队伍小 生产效率高 SUMMIT Sh超高采样率地震仪 SUMMIT Sh超高采样率地震仪主要用于探测桥梁 大型构件 建筑和高速路内部的结构和缺陷 病害 SUMMIT Sh超高采样率地震仪主要特点 该仪器最高采样率为192kHz 8 16通道 目前是世界上唯一的超高采样率多道地震仪 当采用陶瓷检波器和超高频震源时 可以采集100kHz的地震信号 采用CT成像技术可以揭示目标体内部非常精密的速度结构 采用反射法可以直接探明目标体内1cm宽的裂纹和缺陷 SUMMITMHydra地震 震动 监测系统 SUMMITMHydra是专门用于地震学监测的新型多道SUMMIT地震仪 主要用作监测地震活动 颤动和振动建筑物和采矿安全监测隧道 矿山 堤坝 桥梁监测监测地质灾害 如滑坡或下沉矿震和水库诱发地质监测SUMMITMHydra地震仪主要特点 每个仪器箱有多达24个监测道 具有超宽频范围 0 1HZ到Nyquist8KHZ 和超低噪声 最高采样率达125HZ通过以太网或LAN无线传输实现最灵活的台站部署 通过GPS为连续记录提供最精确的时间基准8G内存可扩展 自动存储数据 SUMMIT 地震仪系列在工程地质勘探中的应用实例 1 水下地基探测 反射法 结论及实际应用效果 以上图是SUMMIT地震仪在德国柏林一湖区探测水下地基结构 采用水听器和电火花震源 从探测结果可见 SUMMIT地震仪的分辨率相当高 对湖区沉积的一套韵律薄层及其内部结构和变形特征都分辨的非常清楚 从图6可见 在7 5m厚度内可以清晰地分辨出约数十个韵律薄层 2 横波探测地基 反射法 结论及实际应用效果 上图是SUMMIT地震仪对抚顺市一建筑工程的地基探测剖面 由于市内交通干扰严重 所以采用横波反射方法 基底是一强反射层 双程反射时间0 11 0 13ms 向西倾 在剖面西端有错断 覆盖层内有两个反射层位 是未受扰动的土层 3 重大工程地基探测 井间地震CT法 结论及实际应用效果 上图是SUMMIT地震仪对某重大工程地基探测的实测剖面之一 采用的是井间CT速度成像方法 探测结果相当细致 包括基底 速度值 3500m s 界面起伏 风化带厚度和分层 黄色 绿色 浅灰 以及覆盖层内部结构和性质等均有清晰显示 4 山区隧道选址 反射法 结论及实际应用效果 上图是穿越阿尔卑斯山脉Koralm隧道位置图 在开挖前对隧道沿线的地质结构用SUMMIT地震仪进行探测 下图是探测结构 可见 虽然探测剖面位于山区 但SUMMIT地震仪仍可获得较好的反射界面 图中红线是推断的断层位置 绿色是推荐的隧道位置 该位置断层少 地质结构比较完整 有利于隧道的挖掘 5 隧道地质超前探测 结论及实际应用效果 北京同度工程物探公司利用SUMMIT Compact地震仪开发的TST隧道超前探测技术已得到广泛应用 并取得很好的效果 图10是云南某隧道超前探测结果 镇保隧道地质构造复杂 属于深埋长大隧道 断裂发育 地下水丰富 容易发生塌方涌水 应用TST进行超前预报取得了很多好的效果 避免了地质与工程事故 6 活断层探测 反射法 结论及实际应用效果 上图是SUMMIT地震仪对北京市某处活断层的探测结果 可见在桩号105处反射层出现错断 是断层所在 其上断点距地表仅13m 根据地质资料上断点位于始新世地层内 是活断层 剖面左侧的两处双曲线型反射曲线是地下管线的反应 7 土石坝病害诊断 反射法 结论及实际应用效果 上图是SUMMIT地震仪对山东某水库渗漏位置的探测结果 该水坝有较严重的渗漏问题 为了确定渗漏位置 采用1m道间距排列 锤击做震源 从图13可见 在剖面左侧出现相位缺失 该处正是水库的渗漏位置 剖面右侧的相位扭曲并未出现渗漏 它是施工造成的 8 钢筋混凝土坝病害检测 地震CT法 结论及实际应用效果 上图是用SUMMIT地震仪采用CT速度成像法对小丰满水库混凝土大坝内部病害的探测结果 小丰满水库大坝年代久远 部分混凝土已老化 探测结果表明 波速值低于3 00千米 秒的兰色区域是混凝土已出现老化的部分 需要修补 9 溶洞探测 面波法 结论及实际应用效果 瑞雷面波是频散波 其相速度VR随频率变化 同一频率的相速度VR在水平方向上的变化反映了地下介质的横向不均匀性 不同频率VR的变化反映了地下介质沿深度的变化 瑞雷面波能量强 衰减慢 频率低 对地下不均匀体反应敏感 如果有地下不均匀体存在 在地震图上面波发生畸变 右图是SUMMIT地震仪对德国Wuppertal市地下灰岩溶洞的探测和钻孔验证结果 面波法确定的溶洞位置 红圈 与钻孔验证的结果 三角形 很一致 但若在同一垂直位置上有上 下两个溶洞存在 面波法只能确定出上部溶洞的位置 而无法区分出下部溶洞的存在 10 护坡堤防质量检测 面波法 结论及实际应用效果 以上是河海大学用SUMMIT地震仪记录的瑞雷面波探测护坡堤的实测频散曲线 左图是不同频率的瑞雷面波的相速度沿深度变化的频散曲线 可见没有异常出现 块石砌成的护坡堤状态正常