超深定向钻探技术在川藏铁路隧道勘察中的应用

针对川藏铁路沿线地形高差大,隧道工程顶部地形陡峻,隧道长、埋深大,交通条件极差,竖向深孔勘探无法实施等难题,以及现有定向勘探钻机在高山峡谷地区铁路勘察适应性差和定向勘探技术不能满足铁路隧道勘察对全孔地质岩芯取心的技术要求等方面存在的不足,提出开展超长绳索取心定向钻探器具与装备研发、钻进技术与工艺研发、勘探模式研究以及铁路超长定向勘探应用与示范工程。通过阐述超深定向钻探技术在川藏铁路隧道工程勘察中的应用现状,提出其发展建议。结论表明：1）通过超长水平定向勘探技术与装备研发,解决了川藏铁路水平深孔钻探装备难题,创新形成一套水平绳索定向钻进器具与工艺,实现国内零突破,形成一套超长绳索取心定向勘探工法。2）通过自主研发的GXD-5S千米级全液压动力头定向钻机和超长绳索取心定向钻进技术成功应用于川藏铁路卡子拉山一号隧道,并作为示范工程创造了国内水平绳索钻杆PQ（直径122mm）深度588m和HQ（直径96mm）974m两项最新记录。3）基于水平钻探、斜向钻探和仰斜定向钻探三种勘察模式,构建了高山峡谷地区隧道勘查设计特殊地质因子获取地质新模型。4）川藏铁路雅安至昌都段共完成超深绳索取心定向勘探钻探27孔,其中最深水平定向钻孔深度达1616.8m,是国内采用NQ系列水平绳索取心最深钻孔,为超深定向钻探技术更好的服务铁路勘察设计和推广应用提供支撑。     

西安地铁穿越地裂缝的抽水试验研究

查清地裂缝水文地质情况可以为西安地铁设计和施工提供科学依据。根据西安地铁勘察工作需要,2008年7月～9月选择地裂缝穿过的西安市劳动路小学院内场地首次尝试进行跨地裂缝水文地质专项现场试验。试验内容包括试坑渗水试验、钻孔注水和抽水试验,并以1号抽水井的稳定流抽水试验为典型,研究地裂缝对地下水渗流的影响。采用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式、带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式以及潜水完整井水位恢复速度计算公式等3个渗透系数计算方法,得到了地表浅层土体沿地裂缝走向和垂直于地裂缝走向的渗透系数,分析了渗透系数的差异性;最后利用MADIS有限元软件模拟场地内建筑物对地基土施加应力,探讨了建筑物对场地土体的影响。结果表明:利用上述3个公式计算,都得到沿地裂缝方向土体的渗透系数比垂直地裂缝方向的土体稍大;在同一落程中,利用潜水完整井水位恢复速度公式计算得到的渗透系数最大,利用带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数次之,利用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数最小,这主要是由井损造成的;建筑物对场地土体的影响主要集中在素填土层、黄土层和古土壤层,粉质黏土层以下影响则逐渐减弱,影响深度在18m左右;由于建筑物长期对地裂缝上盘土体施加荷载,附加应力作用使地基土固结压密,导致地裂缝上盘土体的渗透系数较下盘小。     

基于钻孔多属性测试的地下岩体质量评价

针对在复杂环境下利用钻探取芯的传统勘察方法探测地下岩土体结构特征信息存在精度低、地层结构识别准确度不高、数字化程度低等问题,依托某地铁站工程开展了钻孔多属性测试分析,得到了勘察区的孔壁影像、钻孔岩体波速及岩芯室内物理力学性质等数据,定量化分析了钻孔揭示的地下岩体结构面产状和宽度特征,评价了勘察区的地下岩体质量。结果表明：勘察区的地下岩体结构面产状近水平,存在两组主要走向,即NE(40°～60°)走向、NWW走向(280°～300°),其中前者与该区域的构造线方向基本一致,以构造节理、层面为主;地下岩体整体上呈砂质泥岩和砂岩互层,局部存在结构面发育带,根据孔壁岩体质量(Wall Rock Quality Designation, WRQD)指标,岩体质量较好及以上的比例为83.1%;勘察区岩体较完整,岩体质量较好,岩体基本质量分级为Ⅲ～Ⅳ。基于“点—线—面—体”相结合的钻孔多属性测试,为勘察区地下岩体工程地质信息综合评价提供了一种多手段综合勘探方法。     

西安f4地裂缝场地土体本构模型与应用

为寻求较合适的地裂缝场地土体动力本构关系模型,以便准确研究普通场地和地裂缝场地在不同土层分布情况下的动力响应规律,以西安f_4地裂缝场地为背景,设计完成地裂缝场地土体振动台试验。同时,以二次开发所得的等效线性化模型、边界面模型和ABAQUS自有的摩尔-库伦模型为对象,分别建立数值分析模型,并将计算结果与试验结果进行对比。最后,以边界面模型为材料本构,进行6种工况的地裂缝场地与普通场地的ABAQUS数值分析,找到不同土层分布地裂缝场地对土体动力响应的影响规律。结果表明:在高地震强度下,土体发生较大塑性变形,边界面模型是较合适的地裂缝场地土体动力本构模型。普通场地和地裂缝场地均对地震波有放大效应,但不同的土层分布形式的场地放大效果不同;地裂缝场地均表现出加速度放大效应和形似"八"的上下盘效应,其上盘影响最大值为11 m,下盘的最大值为9 m。该研究成果为地裂缝环境工程结构的抗震设计及工程应用提供参考。     

广西北海市第四系工程地质特征

北海市区广泛分布较厚的第四纪松散沉积物,地貌上为似扇形准平原。市区由三级平合组成。本文从地质分析入手,对其第四系成因类型、形成时代以及分布特点进行分析和探讨,并据地貌、岩性及其埋藏深度等特征和工程勘察、供水勘探等资料,对北海市区进行工程地质分区,并对建筑物的适宜性进行了工程地质评价。对北海市在发展建设中将会产生的环境地质问题进行了初步探讨,提出了建议。     

岩溶区特大断面小净距隧道群综合探测成果分析

为保证某岩溶区特大断面小净距隧道群安全施工,采用高密度电阻率法勘探、钻探及声波测试对该隧道群围岩进行了综合探测。高密度电阻率法勘探成果显示测线内覆盖层厚度在0~1.3 m之间,强风化层厚度在4.0~21.0 m之间,基岩表面溶沟溶槽发育,并推测了存在溶洞的位置。声波测试结果显示隧道围岩为可溶岩,岩溶微发育;隧道围岩完整性系数在0.49~0.64之间。现场已施工的37个钻孔中,有2个遇溶洞/裂隙,钻孔遇洞率5%。高密度电阻率法勘探与钻孔及声波测试所得的地下地质体信息吻合。综合物探成果很好地解释了隧道群围岩的地质情况,可以作为岩溶区特大断面小净距隧道群隧道设计、施工的初步依据。     

高密度电法在查明潜伏断裂中的应用

高密度电法基本原理与传统电阻率法相同,所以高密度电法也被称作是直流高密度电阻率法.近年来该方法被广泛的应用在重大场地的工程地质调查、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘察领域.本文阐述了应用高密度电法对一个国家重大建设项目工作区域内可能存在的断层进行勘查,并进行了钻探,经比对取得了较好的地质效果.查明了工区中...     

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m; 盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D～1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。     

判定场地土类别的等效剪切波速度的最佳计算深度

以云南省昆明和玉溪等地区为例,对87个钻孔剪切波速测试资料,分别以15 m、20 m、25 m和30 m的深度计算等效剪切波速度和卓越频率。依照等效剪切波速和卓越频率两标准分别判定场地土类别并找出两法结果一致的深度。结果显示:①两标准对场地土类别判定结果相同的深度多数都在25 m处。这种孔数最多,有53个。其中有19个判定为中硬土,34个判定为中软土。②两标准对场地土类别判定结果相同的深度大于250 m和近于、等于30 m的有32个钻孔。其中有29个孔判定为中软土,3个孔判定为软弱土。③结果全都不相同的有2个钻孔。但在深度25 m处二者靠近等级分界点程度相同,一个是250 m/s,一个是卓越频率2.5 Hz。前者判定为中软土,后者判定为中硬土。依此确定判定场地土类别的等效剪切波速度和波速卓越频率的最佳计算深度为25~30 m;建议工程地质钻井勘探深度为30 m。     

鄂尔多斯盆地洪德地区侏罗系古地貌恢复与油气成藏特征

古地貌对侏罗系油藏的形成起到至关重要的作用, 以环江油田西部的洪德地区为例, 利用该地区大量钻完井、 测井、 试井及最新三维地震资料, 采用印膜法对该区前侏罗纪古地貌原型形态进行了恢复。研究区古地貌单元被划分为古河谷、 古阶地、 斜坡、 河间丘、 低残丘等5 种类型。油藏主要分布在斜坡带、低残丘等高地区域, 这些区域地层水环境相对闭塞, 地层水矿化度较高(10~109 g/ L)。 研究区支沟发育:一级支沟向东南发育, 二级支沟向南部发育汇入甘陕古河, 三级支沟向北发育, 共识别出1~3 级河道9 条。坡嘴地貌中的边滩相带砂岩经过河流的反复冲刷, 分选及连通性均较好, 也是油藏分布的有利区带。     

汉中膨胀土地区建筑物变形原因分析及预防措施

在汉中盆地的山前丘陵及汉江河流Ⅱ、Ⅲ级阶地,分布有吸水膨胀、失水收缩的膨胀性粘性土层。选取建筑在膨胀土地区具有典型代表性建筑物—石灰窑,对其变形特征进行勘察和评价。根据现场地形地物测量结果以及勘察钻孔所提取的原状土样、扰动土样,进行室内膨胀土物理力学性质测试,共获得各类岩土测试数据243个。据此结合现场地形地貌及石灰窑变形特征,对膨胀土地区石灰窑变形的原因进行分析并提出预防措施。     

黄土地区某事故建筑物不均匀沉降机理分析

通过对黄土某事故建筑物进行现场勘查,并进行沉降观测,在对该建筑物地基土性指标比对时,发现该建筑物地跨灞河Ⅲ级阶地和低级黄土塬两个不同的地貌单元.通过对厂房破坏机理进行分析,发现由于低级黄土塬地基土的工程性能明显优于灞河Ⅲ级阶地地基土,致使厂房沿分界线产生较大的剪切变形,地基被雨水浸泡后,加速了建筑物地基黄土的不均匀湿陷沉降,最终导致建筑整体破坏.     

综合物探方法在桂林冶金厂岩溶勘查中的应用

为了验证高密度电阻率法、地震映像法在岩溶勘查中的应用效果,对比两种方法在岩溶等不良地质现象勘探中的应用,分析总结岩溶视电阻率断面异常特征及地震映像图像特征。以桂林冶金厂岩溶勘察为实例,对原始资料进行了精细分析、整理和反演解释,结合实测地质剖面,得到了一些有意义的成果:圈定了场地内的不良地质现象;且场地岩溶较发育,其发育深度一般在10~30m之间,主要为充填溶蚀裂隙,局部存在溶洞,为新厂区的勘察、设计和施工提供了科学的基础地质资料。最后建议对场地的物探勘查进行钻孔加以验证,供后续施工参考。     

地裂缝环境下SRTP埋地管道性状

摘 要:以陕西西安市政工程中SRTP埋地管道30°斜交穿越地裂缝带为工程背景,基于足尺模型试验和数值模拟计算,研究了地裂缝沉降作用下埋地管道的变形与受力特点。结果表明:地裂缝沉降作用下,SRTP埋地管道沉降位移明显小于或滞后于地层变形,其沉降变形特征具有明显的“衰减效应”;地裂缝作用下,SRTP埋地管道受力变形模式为拉张-挤压弯曲变形模式,位于地裂缝上盘的管道顶部受压应力、底部受拉应力,而位于下盘的管道顶部受拉应力、底部受压应力,具有反对称现象,SRTP埋地管道适应地裂缝大变形的能力较强;地裂缝沉降作用对SRTP埋地管道的纵向影响长度为3.0 m,即上盘1.8 m和下盘1.2 m,在此范围内管道需要采取适当保护措施;地裂缝沉降作用下,管道沿纵向可划分为3段,即上盘沉降段、脱空段和下盘翘曲段,其中,脱空段范围约为1.2 m。     

面三块主力砂体注水开发特征分析

面3块位于八面河油田主体构造带中部,油藏类型为一个浅层、特高孔、中高渗、常温常压、普通稠油Ⅰ类构造-岩性油藏。该单元纵向上主要含油层系有3组共16个含油小层,受沉积、构造等多种因素影响,各含油小层的开发特征存在差异。在剩余油分析的基础上,对其中采出程度低于单元平均采出程度16.9%的主力砂体的开发特征进行分析研究。其中,S_3~上3_(1-1)砂体面2-7-7井区,S_3~上4_25_(12)砂体有效厚度2m的区域,S_41.2砂组有效厚度2m的区域,以及S44砂组剩余油富集区,均能实现2.0t以上产能,为后续面3块剩余油挖潜提供依据。     

微动技术在大连地铁岩溶勘察中的应用

大连地铁5号线沿线区域岩溶发育,前期勘察阶段受勘察手段和钻孔间距限制,存在较多岩溶勘察空白区域,给地铁盾构施工带来极大的地质隐患和技术风险。因此采用微动新技术,查明复杂城市环境条件下地铁沿线隧道洞身影响范围内岩溶的分布及发育情况。在微动解译的岩溶异常靶区布置钻孔验证,同时采用高精度跨孔地震CT对岩溶规模进行扫描。对比分析表明,微动二维视S波速度剖面能够直观、准确地显示地下地质体高低速地球物理性质,对低速岩溶地质体的规模、形态刻画精度与钻探揭露、地震CT探测精度基本一致。由此可见,微动是一种抗干扰能力强、场地适用性广、成果解释可靠的新方法,尤其适用于复杂城市环境下地质勘察工作,具有经济、高效、无损、快速的特点,建议在城市轨道交通不良地质体勘察工程项目中推广应用。     

赫六高速殷家特大桥工程地质特征及稳定性评价

殷家特大桥为赫六高速控制性工程之一。其工程地质条件和边坡稳定性对其施工及后期使用意义重大,高边坡的局部失稳、垮塌会造成重大经济损失,引发安全事故。故前期工程场地建设适宜性和边坡的稳定性分析显得尤为重要。在野外工程地质调绘的基础上,采用物探、钻探、钻孔波速测试及原位和室内试验多手段勘察方法,查明桥址区工程地质条件,在此基础上对工程场地建设适宜性进行评价。然后利用赤平极射投影法定性分析得到边坡最不利的岩土结构面,进一步通过理正和Flac3D软件对大桥两侧边坡的稳定性做出了定量评价,得到其稳定性程度。本次评价可作为本工程初步设计依据并给相应地理环境工程建设可靠性参考。     

西北农村太阳能集中采暖集热器安装场地分析

对西北农村住宅采暖面积、村庄规模及村内住宅建筑密度等问卷调查,分析了农村发展太阳能集中采暖主要限制因素,研究了太阳能集中采暖模式在西北农村的适应性。结果表明,西北农村采用太阳能集中采暖需满足下列条件：集热器安装场地条件,西安农村平均每户需提供集热场地面积为30~40 m 2,兰州、银川农村为40~50 m 2,乌鲁木齐农村为45~60 m 2,西宁、格尔木农村为20~30 m 2;农村住宅容积率条件,西安、西宁、格尔木地区农村最低需满足0.38~0.41,兰州、银川、乌鲁木齐地区为0.27~0.31。对比西北农村太阳能集中采暖条件现状及上述限制性条件分析结果得出,西安、兰州地区超过80%的村庄不能提供足够的集中集热场地;西宁、格尔木地区满足住宅建筑容积率条件的村庄不足30%。     

南宁市冲积相粘性土磁效应机理及初步分区

在分析粘性土磁效应机理的基础上,根据Ⅰ、Ⅱ级阶地河流冲积相粘性土的分布及其特性和孔隙水化学特性,尤其是孔隙水中的总铁含量以及铁离子的赋存形式,将南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地河流冲积相粘性土初步划分为磁效应强化区、磁效应较弱区两个磁效应区.随着城市附加磁场的增大,磁效应强化区粘性土的强度将大幅度增加;磁效应较弱区粘性土的强度也将有所增加,但其增加的幅度不高.     

隆尧地裂缝活动破坏特征及影响宽度分析

为准确判断隆尧地裂缝影响范围及致灾程度,基于野外调查结果,结合槽探和物理模拟试验,分析了该地区地裂缝活动带影响宽度。结果表明,隆尧地裂缝全长约35 km,折线状展布,具有正断拉张、西段左旋、东段右旋走滑运动特征。地裂缝灾害发生区与内丘-巨鹿(隆尧南)断裂分布位置基本重合,表明内丘-巨鹿(隆尧南)断裂是隆尧地裂缝的主控断裂。隆尧地裂缝灾害沿地裂缝呈带状分布,地裂缝影响带主变形带为上盘0～15m,下盘0～11m,微变形带为上盘16～46m,下盘12～28m。