基于CT探测技术的不良地质构造三维网格模型重构方法

不良地质条件下的岩土体稳定性在地下空间工程中引起了广泛关注。针对不良地质条件下的岩土体稳定性,为建立可靠的分析模型对其进行分析与预测,提出基于CT探测技术的不良地质构造三维网格模型重构方法。该方法通过进行弹性波CT仿真并进行区块化Kriging插值获得弹性波速度构造三维可视化模型,利用峰值法进行材料阈值分割,同时利用三维网格构建和材料属性映射,形成目标区域的三维网格模型。结果表明:通过对重构的三维网格模型与初始模型进行对比分析,重构模型的仿真度高达91.44%,体积分数的绝对误差为3.33%;在此基础上,针对桥梁基础落位区开展弹性波CT探测现场试验,重构该区域三维网格模型并进行取芯验证,其仿真度大于84.31%,体积分数的绝对误差小于2.45%。该方法具有较高的建模精度,能够精确地反映不良地质体的空间分布状态,对评价不良地质稳定性具有重要科学意义。     

北京三维地质建模研究与实践

随着三维地质建模技术的发展,三维地质建模已成为研究地质体的重要手段,模型能够直观地表达地质体,反映地质体的空间展布及属性结构,更好地为决策服务。本文探讨了三维地质建模的方法和流程,建立了北京三维地质模型,为岩溶水开发利用提供数据支撑,结果表明该方法能够实现并满足实际应用。     

高密度电法在探测隐伏断裂中的应用

应用高密度电法对长治盆地的文王山地垒南侧断裂进行了探测,结合周围钻孔地层资料进行了地质解译,并根据电阻率曲线异常特征揭示了该断裂的空间位置和相关地质参数,说明高密度电法探测技术在隐伏断裂探测中具有广阔应用前景。     

基于GIS的太原市活断层三维建模

针对目前三维地质建模技术不能真实反映实际地层与复杂结构面相互交切关系的综合三维特征信息,本文提出了一种在ArcGIS环境下了利用浅层地震探测资料构建三维地层和断层模型的新方法,该方法通过对浅层地震探测深度剖面进行"微分",设计构建了三维地质模型的算法,利用AOVBA开发方式进行了程序的开发,对太原市活断层探测区域第四纪地层剖面和断层断面进行了三维地质可视化建模。     

隧道岩溶空间探测

地下隧道岩溶发育空间不均匀性造成岩溶地质灾害极不确定且难以准确探查,岩溶空间信息的探测是隧道超前地质预报最大难题。在综合地质预报中引入三维数据处理技术以获取岩溶异常三维信息,根据三维信息制定专项钻探动态设计方案。通过钻探定向与边界变化逐步确定岩溶异常相对隧道空间的位置及规模,即获得岩溶空间信息。通过岩溶隧道工程实例,应用三维数据处理技术前后预报和钻探设计方案对比,应用三维技术并结合专项设计钻探方案的综合预报,可以完成岩溶空间信息的探查,在工作效率及目标确认准确度上较一般方式有质的提高。加强三维空间探测应用研究建立科学合理的隧道岩溶空间综合预报管理体系,根据岩溶空间信息动态制定施工支护措施能有效预防隧道岩溶地质灾害发生。     

弹性波CT技术在桥梁桩基岩溶探测中的应用

岩溶地质是桥梁工程建设中的安全隐患之一,探明桥梁桩基础范围内岩溶分布特性对桥梁安全尤其重要。传统的钻孔勘探方法掌握岩溶空间分布是非常困难的,不能精确地确定溶洞的分布范围及边界。依据弹性波在不同介质中的波速差异,井间弹性波CT探测技术直观地展现不同地质体的三维分布状态,特别适合于探测桥梁桩基础落位区域等局部范围内的地下岩溶空间分布情况。通过工程实例分析说明了井间弹性波CT探测技术在拟建基础工程落位区域地下岩溶探测中的有效性。     

盐岩地质三维建模及分析平台研发与实现

通过对不同领域地质三维建模和模拟分析相关技术研究现状的分析,结合盐岩地质特点和用途,应用3D GIS最新研究成果,设计实现了盐岩地质三维建模与分析应用平台,并对其中的关键技术方法进行了研究与实现。在完成了系统功能结构设计的基础上,利用Geodatabase数据模型对盐岩二维、三维空间数据进行组织与管理。在此基础上,利用面向对象程序设计技术,实现了细分虚拟钻孔构建和含盐地层三维建模与分析方法;基于声纳探测数据的盐腔三维表面拓扑重建技术和3D GIS空间分析的盐腔围岩三维体元模型构建方法,实现了盐岩地质体直接体绘制等关键技术。本文研究成果可以为盐岩地下溶腔的合理开采与利用提供有力的技术支撑和科学依据。     

隧道施工超前地质预报新方法研究

介绍了一种新型的隧道施工超前地质预报系统USP,它利用地震波角度偏移技术,采用空间多分量、多波进行超前地质预报;它具有三维空间排布、多达256通道的数据采集;通过对三维数据结构的一系列处理分析形成三维空间地震波的各种图形图像,最终能探测灾害体的位置与形状参数,从而实现对隧道及地下工程前方地质情况的判译、预报。文中结合108国道南村隧道施工多次范围重叠预报说明该方法的预报效果,并进行开挖跟踪验证了方法的可靠性。     

三维电阻率空间结构约束反演成像方法

 反演的多解性是三维电阻率探测的固有问题,极易造成地质解释的误差甚至错误。针对该问题,提出利用其他勘探地球物理方法(如地震反射方法、地质雷达方法等)获得的异常体的空间结构和形态信息作为电阻率反演先验约束的学术思路。首先,提出空间结构约束这一新约束的构制方法,将已知异常区域(由其他勘探地球物理方法得到)映射到三维反演模型中,使得对应区域的各网格之间的电阻率差异极小,建立一种表达简单、易于实现的空间结构约束矩阵,可表征常见典型构造,特别是形态或结构较复杂的地质构造。在此基础上,构造携带空间结构约束的三维电阻率探测反演目标函数及其反演成像方程,形成三维电阻率探测空间约束反演成像方法。然后,基于上述反演方法,开展数值试验和工程应用,将地质雷达和地质分析获得的空间结构约束施加到三维电阻率反演中,发现利用三维电阻率空间结构约束反演方法大大增加了异常区域的先验信息,可有效去除反演成像中的假异常和多余构造,对异常体的定位精度和界面分辨效果较传统的电阻率反演方法有了很大的提高,使得反演结果与地质原型较为一致,显著压制了电阻率探测反演的多解性问题,证明三维电阻率探测空间结构约束反演成像方法是抑制多解性、改善定位精度和界面分辨效果的可行途径。     

三维地质雷达检测桥梁预应力孔道压浆密实度的应用

三维地质雷达是近年来一种新兴的地下探测与混凝土构筑物无损检测的新技术。基于空心板试验梁对梁左端及右端区域内的孔道压浆密实度进行了三维地质雷达检测,检测结果表明:三维地质雷达的测试效率是很高,测试结果清楚、直观,将2300 MHz天线与1600 MHz天线配合使用检测效果更好,识别率更高。同时指出该方法无法对金属波纹管检测,对梁体内的密集钢筋网,和钢筋网多层层叠交叉处也会有强反射;三维地质雷达对检测人员技术专业、经验要求较高。     

SIR-10H探地雷达及探测地下空间应用

对SIR - 1 0H探地雷达的系统组成、主要技术指标、探测原理及工作方法作了简介 ,通过实例阐述了该雷达在探测地下空间中的应用。     

混凝土构件深浅埋钢筋模拟检测试验与偏移分析

应用地质雷达进行混凝土构件缺陷检测时,浅埋钢筋会对层下钢筋及目标物的探测造成干扰,对其原因进行分析并采取有效的手段去除干扰具有重要意义。通过理论计算设计了检测试验方案,在沙槽中埋设不同埋深钢筋模拟混凝土中钢筋的检测,运用多种偏移手段对检测信号进行处理。结果表明:浅层钢筋对深层钢筋检测的干扰,与地质雷达探测区域覆盖的浅层钢筋的长度有关;相较于绕射叠加偏移、Kirchoff偏移、F-K域偏移等方法,Tau-p域偏移能够更好地对钢筋检测信号进行偏移处理,钢筋的位置被更为准确地识别,偏移后的地质雷达三维图像变得平坦、干净。结合工程实例,对地质雷达数据进行了偏移分析,取得了良好的效果。     

五家沟矿地质雷达地质探测应用研究

地层中隐伏的导、含水构造是巷道掘进时发生矿井突水事故的重要原因,极大地威胁了煤矿的安全生产。对掘进巷道前方及周边进行探测,掌握掘进巷道地层中隐伏的异常地质情况具有重要的意义。论文首先介绍了基于地质雷达方法的井下超前地质探测方法和原理,然后从实际工程应用出发,对五家沟矿5204采空区进行地质雷达探测。数据处理后,基于时间剖面和频率剖面复合解释技术对该巷道异常情况进行解释,探明了5204采空区位置,确定了煤柱厚度,降低了采空区积水对巷道的威胁程度。     

工程地质环境三维量化表征方法研究

通过对三维地质建模方法的研究以及对工程地质环境表达因素的分析,实现对三维工程地质环境表达方法的探索性研究。通过提出三维工程地质环境指标体系,实现三维工程地质环境的表达方法,并详细阐述了三维指标体系的特征及建模方法。最后,针对研究区域的实际地质环境背景及勘探资料,利用三维工程地质环境表达方法建立的指标体系进行工程地质环境分析评价,并对三维地下空间工程地质环境分析评价结果进行了分析,验证了三维工程地质环境表达方法的有效性。     

跨孔声波CT技术在花岗岩球状风化体探测中的应用EI北大核心CSCD

花岗岩球状风化体(孤石)是花岗岩风化程度不均产生的残留,直接影响到地铁盾构施工的安全性,高效、准确地探明孤石分布是地铁工程勘察面临的难题。利用自主研制的电火花震源等探测系统和地质专家分析法,在探测区域周边的钻孔中进行震源的发射和声波的接收,根据纵波在孤石和周边地质中具有不同的传播速度等原理,通过对声波初至旅行时的记录和解译,反演成为探测区域的三维声波速度场,直观地表达了探测区域的内部地质构造。以某市地铁隧道孤石调查为实例,验证了该方法的有效性和可靠性。结果显示,跨孔声波CT技术能有效地揭示孤石的空间分布,成果图像形象直观,可较好地解决该类地质勘察难题,能够为后续施工提供科学依据。     

隧道综合地质超前预报技术的应用

介绍了TSP系统及探地雷达在隧道超前地质预报的基本原理。以TSP系统及探地雷达综合地质超前预报技术在厦深铁路某隧道的应用为例,进一步验证了该综合探测技术在隧道地质预报的准确性。     

地质雷达及其在地质探测中的应用

介绍了地质雷达及其发展历程和工作原理,并结合工程实例,论述了地质雷达在城市地铁建设前地质探测中的应用及探测过程中遇到的困难和解决办法。用地质雷达进行地质探测不会对地质产生破坏,并且具有快速、准确的优点,应用前景广阔。     

基于GTP-TEN的复杂地质体三维混合建模

为解决三维地质体模型内部属性信息查询及空间力学分析问题,提出一种基于广义三棱柱–四面体体元的三维复杂地质体建模方法。首先根据钻孔及剖面数据,结合地层地质演变历史和水平集理论对研究区域进行地层划分,然后采用Kriging法在钻孔点云数据中引入虚拟钻孔,构建各地层层面不规则三角网模型,最后通过广义三棱柱–四面体体元算法建立研究区域内的三维复杂地质体模型。除此之外,在地层层面构建算法中还预设了局部区域属性信息提取及加密算法以保证后期模型应用时的计算分析精度要求。采用该方法可以实现地层不整合、尖灭及透镜体等特殊地质现象的表达和地质体内部属性信息提取及局部精细化模型构建,为后续进行工程稳定性分析提供可同时实现可视化的计算模型。将该方法应用于深圳市光明新区红坳渣土场,结合钻孔数据和剖面数据构建了渣土场的真三维地质模型,实现了其内部属性信息的空间查询与分析,为渣土场的稳定性分析奠定了基础。     

高密度电法与音频大地电磁法在工程勘察中的应用

为了找出地下空间的不良地质条件,采用高密度电法与大地电磁法相结合的方法对项目区进行了探测研究。通过对高密度电法和大地电磁法反演结果图中低电阻率异常区域进行分析,推断可能的断层发育区域或断裂带与地质资料相吻合。结果表明,高密度电法具有较高的精度和较浅的探测深度,而大地电磁法探测深度大,精度略差。两者结合起来,可以相互印证,更好地确定断层的位置。因此,在地下空间地质调查中,两种方法相结合,可精准确定不良地质体的位置,具有很好的应用前景。     

跨孔声波CT技术在花岗岩球状风化体探测中的应用

花岗岩球状风化体(孤石)是花岗岩风化程度不均产生的残留,直接影响到地铁盾构施工的安全性,高效、准确地探明孤石分布是地铁工程勘察面临的难题。利用自主研制的电火花震源等探测系统和地质专家分析法,在探测区域周边的钻孔中进行震源的发射和声波的接收,根据纵波在孤石和周边地质中具有不同的传播速度等原理,通过对声波初至旅行时的记录和解译,反演成为探测区域的三维声波速度场,直观地表达了探测区域的内部地质构造。以某市地铁隧道孤石调查为实例,验证了该方法的有效性和可靠性。结果显示,跨孔声波CT技术能有效地揭示孤石的空间分布,成果图像形象直观,可较好地解决该类地质勘察难题,能够为后续施工提供科学依据。