两种物探方法在岩溶塌陷中的综合应用效果研究

发布时间：2019-03-19 17:57

【摘要】：地面塌陷是地质灾害的一种,西南地区的地面塌陷主要以岩溶塌陷为主,本论文介绍了岩溶塌陷的定义和主要成因机制,明确了塌陷主要原因是岩溶裂隙为第四纪覆盖层土洞的形成提供了空间基础,土洞的脱空区勘探是研究塌陷最直接的手段之一。本文充分结合工区地质概况、水动力条件及地球物理特征,利用地质雷达和多道瞬态瑞雷波勘探两种综合地球物理方法对空洞及岩溶裂隙破碎带、潜蚀带位置、类型和大小进行研究和运用。影响地质雷达勘探的主要地质参数为导电率、介电常数及导磁率,影响面波勘探的主要地质参数为地质体横波速度,本文试图通过工区地质电磁性质和弹性波性质两个方面对路面塌陷进行勘探。首先文章从两种物探方法的基本原理和技术层面,结合大量文献进行了可行性分析研究,在此基础上结合工区地质和地球物理特征,明确了两种物探方法在勘探区的工作装置、设备参数、观测系统等。之后又结合有限差分软件对地质雷达的雷达波成像进行二维正演模拟,通过模拟结果和实际勘探所得数据的对比,更高效和快速的对异常大小、位置进行定位,提高了最终资料解释的精确性。在数据处理阶段,本次对面波的处理与以往工程勘探的不同是明确了高阶面波对较深地层的层厚敏感性优于基阶面波,在傅里叶变换后提取的相速度曲线是多阶面波共同作用的结果,之后利用遗传算法对多模态面波进行联合反演分析异常,减少了反演的多解性,提高反演的精度。结合以上研究,本文对无砟轨道进行了多道瞬态瑞雷波勘探,对填方路堑和填方路堤做了瑞雷波和探地雷达的综合勘探,通过最后地质断面图及钻探资料分析可知:使用瑞雷波法仅对基岩岩溶破碎带勘探效果较好,但GPR和瑞雷波法的综合不仅对基岩岩溶,还对第四纪覆盖层中土洞的勘探都有良好的效果。这样对土洞和岩溶空洞的勘探可以更加精准的对岩溶区的塌陷危险性进行评估,为保障工程建设和人民财产安全做出了有效的贡献。
[Abstract]:Ground collapse is a kind of geological disaster. Karst collapse is the main ground collapse in southwest China. This paper introduces the definition and main genetic mechanism of karst collapse. It is clear that the main reason of collapse is that karst fissures provide a spatial basis for the formation of soil caves in the Quaternary overburden, and the exploration of emptying areas of soil caves is one of the most direct means to study collapse. Based on the geological survey, hydrodynamic conditions and geophysical characteristics of the working area, this paper makes use of two comprehensive geophysical methods of geological radar and multi-channel transient Rayleigh wave exploration to study the location of the fracture zone and the erosive zone of the cavity and karst fissures. Type and size are studied and applied. The main geological parameters affecting the geological radar exploration are conductivity, dielectric constant and magnetic conductivity, and the main geological parameters affecting surface wave exploration are the velocity of the transverse wave of the geological body. This paper attempts to explore road surface collapse from two aspects: geological electromagnetic property and elastic wave property. Firstly, based on the basic principles and technical aspects of the two geophysical exploration methods, the feasibility analysis and research are carried out in combination with a large number of documents. On this basis, according to the geological and geophysical characteristics of the working area, the working devices of the two geophysical prospecting methods in the exploration area are defined. Equipment parameters, observation systems, etc. Then the two-dimensional forward modeling of radar imaging with finite difference software is carried out. Through the comparison between the simulation results and the actual exploration data, the abnormal size and position are located more efficiently and rapidly. The accuracy of final data interpretation is improved. In the data processing stage, the difference between the processing of the surface wave and the previous engineering exploration is that the sensitivity of the higher-order surface wave to the thickness of the deeper strata is better than that of the basic-order surface wave. The phase velocity curve extracted after Fourier transform is the result of the co-action of multi-order surface wave. Then the joint inversion anomaly of multi-modal surface wave is analyzed by genetic algorithm, which reduces the multi-solution of inversion and improves the precision of inversion. Combined with the above research, the multi-channel transient Rayleigh wave exploration of ballastless track is carried out in this paper, and the comprehensive exploration of Rayleigh wave and ground penetrating radar for fill cutting and fill embankment is carried out. Through the analysis of the final geological cross-section map and drilling data, it can be seen that the application of Rayleigh wave method is only good for the exploration of bedrock karst fracture zone, but the synthesis of GPR and Rayleigh wave method is not only for bedrock karst, but also for bedrock karst. It also has a good effect on the exploration of soil holes in Quaternary overburden. In this way, the exploration of soil cave and karst cavity can more accurately evaluate the collapse risk of karst area, which has made an effective contribution to ensure the construction of the project and the safety of people's property.
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P642.25;P631

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本文编号：2443757