边坡岩体风化卸荷特征研究及在姚家坪水利工程中的应用

姚家坪水利枢纽工程两岸边坡稳定性研究内容包括边坡卸荷带划分和卸荷岩体质量评价2部分。通过采用小排列折射波法,有效消除了试验平洞开挖后形成的岩体松动区对边坡卸荷带划分的影响,获得了边坡内部与风化卸荷有直接关联的未扰动层原岩波速;根据平洞地质素描和波速测试资料分析高边坡岩体卸荷带的风化卸荷特征;按照国家工程岩体分级标准,根据平洞波速和室内岩石力学试验求取卸荷区岩体的BQ值及其分布规律,最终达到了充分了解和掌握该工程边坡岩体稳定条件的目的。     

堤防隐患瞬变电磁三维正演模拟及分析

瞬变电磁法具有定位准确、探测深度大、不受地形起伏影响等优点,已经成为一种重要的地球物理勘测方式。为研究瞬变电磁法在堤防隐患探测中的应用,采用有限单元法对多种堤防隐患进行瞬变电磁三维正演模拟计算,通过对比三维正演计算结果和野外实测数据反演结果可以发现瞬变电磁法对低阻体敏感,对不同形态的低阻异常体探测效果均较好,因此采用瞬变电磁法进行堤防隐患快速普查的研究思路是可行的。研究成果可为物探技术在堤防隐患探测中的应用提供参考。     

TSP隧道超前地质预报技术及其3D成果研究与应用

水利水电洞室具有规模大、尺寸大的特点,如果开挖隧洞发育大型不良地质(断层破碎带、溶腔、突水突泥等),则更容易引发大型的安全生产事故,而水电隧洞超前地质预报工作相对薄弱,因此开展水电洞室超前地质工作是一种新的应用和研究。首先介绍了TSP技术的发展现状和基本原理,探讨了影响TSP数据采集的几点关键因素;之后,将TSP方法应用到乌东德水电站的泄洪洞和导流洞中,获得了大尺寸工作面水工洞室超前地质预报结果,并绘制出不良地质体3D空间分布成果。该结果与随后施工开挖揭露出的溶洞以及工作面前方存在的导流洞水体分布基本一致,验证了TSP技术在水电水利地下工程中应用的可行性和有效性,具有一定的应用推广意义。     

卡里巴电站南岸扩机工程岩体特性综合测井试验

利用测井技术研究水电工程岩体结构和质量已被证明为一种可靠的方法。为评价卡里巴电站南岸扩机工程Sd01部位、进水口闸门井和进水口上游围堰岩体地质条件和结构特性,基于声学与光学测井技术开展了相关部位的现场试验研究,获得了上述部位的覆盖层厚度、基岩风化特征、基岩裂隙发育情况和基岩波速分布特性。试验结果表明:上述部位的水位分别为11.7,13.1,14.1~16.5 m;平均波速分别为3 200,3 500,2 000 m/s;覆盖层厚度分别为21,26,>30 m;Sd01部位和闸门井岩体较完整,主要裂隙统计分别为12条和11条;上游围堰岩体较破碎,强风化。     

基于TSP与直流电法的浅埋隧道超前预报

浅埋隧道的TSP超前地质预报准确度会有所降低,这是因为TSP可能会接收到来自地表的反射信息,虽然通过改进处理方法可以排除一定干扰,但对其结果的可靠性仍存在一定的隐忧。鉴于此,以某隧道为例开展了直流电法测试。直流电法是利用等位电势的原理,以三点交汇方法确定开挖隧道的地质情况。对研究实例,根据直流电法测得的视电阻率变化特征,判断出开挖前方发育的裂隙密集带,结合前期TSP预报结果,对裂隙带给出了合理可靠的围岩分级,确保了施工安全。     

隧道超前地质预报中的地质雷达波场特征分析与应用

为提取破碎带、 溶洞等隧道不良地质体的地质雷达剖面特征, 达到提高地质雷达(GPR)隧道超前预报结果准确性的目的, 采用二维时域有限差分法, 设计隧道环境下的水平破碎带、 倾斜破碎带、 空腔溶洞和含水溶洞的4种理论模型, 正演模拟其雷达剖面记录。 通过安江高速公路3个岩溶隧道GPR探测典型实例结果, 证明了本次正演模拟结果的有效性。 研究结果表明: GPR在短距离内识别破碎带、 溶洞等不良地质体的位置和水平发育情况上效果比较明显, 而对于不良地质体垂直发育情况以及倾斜角度方面存在一定的局限性。 因此, 以详细的工作面地质素描为基础, 利用隧道不良地质体雷达剖面特征对实测GPR资料进行分析, 可以获得较好的超前预报结果。     

基于贝叶斯理论的软夹层多模式瑞雷波频散曲线反演研究

获得较高精度的软夹层横波速度和厚度是瑞雷波频散曲线反演的难点之一,尤其对一些低敏感性的软夹层而言,单纯依靠传统的算法改进以及多模式反演,反演效果往往不是非常显著。首次尝试采用算法改进、多模式及非线性贝叶斯定理相结合反演低敏感性软夹层。算法改进体现在,将阻尼惯性权和混沌思想融入到粒子群算法中,但改进算法并未解决软夹层模型低敏感性的困扰;为从反演解的角度分析评价影响反演精度因素,采用无偏Metropolis-Hastings sampling(MHS)方法对后验概率进行数值积分,并通过参数旋转提高采用效率,积分得到的1D和混合边缘概率分布以及参数相关系数矩阵等参数反应了反演解的不确定性和参数间相关性等信息。为解决低敏感性反演精度低问题,尝试采用贝叶斯信息准则(BIC),判断出最佳参数化模型,而此准则得到的最佳模型与理论模型更为吻合。应用非线性贝叶斯方法和BIC准则反演实测防渗墙数据,得到的反演剖面也与已知防渗墙结构较好吻合。     

堤防隐患综合物探技术及应用

堤防隐患探测是保障堤防工程安全运行的重要工作,现有隐患物探方法种类多,各有优势和适用性,难以全面解决各种隐患探测问题。为了提高物探结果解译准确性,基于堤防隐患的导电性、介电特性等地球物理参数,总结当前常用的隐患物探方法及其适用性。通过室内土工试验,建立堤防土体电阻率、介电常数与含水率、密实度的相关关系。结合长江堤防工程实例,分析堤防隐患的物探方法选择、工作测线布置、地质解译及探测效果对比,证明综合物探法通过对堤防进行全方位多层次探测,能提高隐患探测精度,达到准确、高效、经济的目的。研究成果可为堤防隐患探测的准确解译提供试验和理论基础。     

基于电磁波CT技术的德厚水库帷幕地质情况分析

德厚水库工程大部分位于碳酸盐岩地区,岩体破碎带、溶洞、溶隙、溶管等不良地质体发育。通过采用组合频率与非固定观测系统相结合的方法,解决了电磁波CT技术在岩溶地区测试所面临的因孔间距过大导致电磁波穿透介质困难的问题。根据电磁波CT反演的岩体吸收系数剖面编制工区地质解译图,推断工区范围内岩溶、岩体破碎带等不良地质构造发育规模及分布范围,分析德厚水库帷幕地质情况,为保证库盆防渗工程质量发挥作用。     

基于非线性贝叶斯理论和BIC准则的防渗墙高精度瑞雷波反演研究

横波速度和厚度的反演精度是决定瑞雷波法能否应用于防渗墙检测的关键因素,同时也是瑞雷波反演的难点。为获得高精度的防渗墙横波速度和厚度,采用BIC准则和非线性贝叶斯理论,通过理论模型与实测数据相结合的方式,对与防渗墙结构相似的三层含硬夹层模型和防渗墙瑞雷波数据进行反演,并将反演所确定的模型与已知模型进行对比分析,从而验证反演方法的有效性和准确性。结果表明:非线性贝叶斯方法能够有效优化硬夹层模型和防渗墙数据,通过频散曲线反演,能够获得高精度的横波速度和厚度反演结果;将BIC准则应用到硬夹层模型和防渗墙数据,确定硬夹层和防渗墙最佳参数化模型分别为3层和8层,该模型与实际情况最为吻合,频散曲线反演精度最高。研究成果对提高防渗墙无损检测精度、确保堤坝安全运行具有重要意义。