CN110045420A - 地震波ct检测地基处理后深部土层加固效果方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，包括以下步骤：S1钻设发射孔和接收孔，并在发射孔内布置发射孔管道，在接收孔内布置接收孔管道；S2在发射孔管道内下放发射探头至发射孔孔底，在接收孔管道内下放接收探头至接收孔孔底；S3多次上提发射探头，每次上提高度相同，直至发射探头到达发射孔孔口，且每次上提之后发射探头发射地震波信号，接收探头接收地震波信号；S4上提接收探头，上提高度均为接收探头长度；S5判断接收探头是否达到所述接收孔孔口，若未达到，回到步骤S3；若达到，到步骤S6；S6确定待检测土层内部介质分布情况。本发明的有益效果：直观反映待检测土层内部结构，为加固效果做出可靠的评价。
Description
技术领域
本发明涉及勘探岩土建筑技术领域，尤其涉及一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法。
背景技术
随着国家基础设施建设投资规模的日益增大，超高层建筑、超大型桥梁越来越多，对基础工程的质量，尤其是地基处理后土层的承载力和可靠性提出了更高的要求。地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基，如淤泥、冲填土、湿陷性黄土、膨胀土等，在交通、建筑、水利等领域有着广泛应用。当工程深部土层力学性质不能满足设计要求时，要对场地进行地基处理。通过置换、夯实、排水等方法对地基土进行加固，以改善地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性等，提高土地密实度，进而提高地基土的承载力，保证建筑的稳定和安全。
工程施工中，地基处理结束后，施工质量好坏难以判断，地形条件多变复杂，对土层产生的加固效果判断难度大。同时，城市地基处理结束后，会对临近建筑物所在的土体产生影响，会造成建筑物失稳的现象产生。目前主要研究通过现场试验，如贯入测定法、动力触探试验等，还有通过室内土工试验测定土体的抗剪强度、重度、孔隙比等物理参数。但这些检测手段的检测周期长，无法准确对土层和场地类别的进行划分。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法。
本发明的实施例提供一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，包括以下步骤,
S1钻设发射孔和接收孔，并在所述发射孔内布置发射孔管道，在所述接收孔内布置接收孔管道，所述发射孔和所述接收孔之间为待检测土层，且所述发射孔和所述接收孔的孔深均大于所述待检测土层的深度；
S2在所述发射孔管道内下放发射探头至所述发射孔孔底，在所述接收孔管道内下放接收探头至所述接收孔孔底；
S3保持所述接收探头固定，多次上提所述发射探头，每次上提的高度相同，直至所述发射探头到达所述发射孔孔口，且每次上提之后所述发射探头发射地震波信号，所述接收探头接收所述地震波信号；
S4上提所述接收探头，上提的高度均为所述接收探头的长度；
S5判断所述接收探头是否达到所述接收孔孔口，若未达到，回到步骤S3；若达到，到步骤S6；
S6根据所述接收探头接收的所有地震波信号确定所述待检测土层内部介质分布情况。
进一步地，所述发射孔和所述接收孔之间间距为10～30m，每次上提所述发射探头的高度为1m。
进一步地，所述发射探头和所述接收探头的下放或上提的方法相同，所述发射探头通过第一绞车、第一滑轮和所述第一电缆下放或上提，将所述第一滑轮设置于发射孔孔口一侧，所述第一电缆缠绕于所述第一绞车上，且所述第一电缆绕过所述第一滑轮并连接所述发射探头。
进一步地，所述发射探头包括电火花震源、上发射天线和下发射天线，所述电火花震源上端连接所述上发射天线，下端连接所述下发射天线。
进一步地，所述接收探头包括检波器串和接收天线，所述检波器串下端连接所述接收天线。
进一步地，所述发射探头发射地震波信号的发射角角度小于45°。
进一步地，在所述发射探头和所述接收探头下端各连接一重锤，所述重锤用于使所述发射探头和所述接收探头稳定下放。
进一步地，所述步骤S6具体为：根据所述接收探头接收的所有地震波信号的波速和高程，使用SIRT算法进行图像重建反演云图，将该反演云图与地基处理之前所述待检测土层的初始反演云图进行比对，得到待检测土层内部介质分布情况。
进一步地，将所述接收探头连接主机，所述主机根据所述接收探头接收的所有地震波信号确定所述待检测土层内部介质分布情况。
本发明的实施例还提供了一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果装置，包括发射孔管道、接收孔管道、发射探头和接收探头，所述发射孔管道布置于发射孔内，所述接收孔管道布置于接收孔内，所述发射孔和所述接收孔之间为待检测土层，且所述发射孔和所述接收孔的孔深均大于所述待检测土层的深度，所述发射探头上端连接第一电缆，所述第一电缆绕过第一滑轮并缠绕于第一绞车上，所述第一绞车和所述第一滑轮均设置于所述发射孔上端口一侧，所述接收探头上端连接第二电缆，所述第二电缆绕过第二滑轮并缠绕于第二绞车上，所述第二绞车和所述第二滑轮均设置于所述接收射孔上端口一侧，所述第一绞车用于向所述发射孔内下放或上提所述发射探头，所述第二绞车用于向所述接收孔内下放或上提所述接收探头，所述发射探头用于发射地震波信号，所述接收探头用于接收所述地震波信号且该地震波信号用于确定所述待检测土层内部介质分布情况。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，发射探头在发射孔内发射地震波，该地震波在待检测土层内部介质中传播，最后由接收孔内的接收探头接收，两孔之间探测剖面即为探测区域，探测剖面内介质分布不均匀时，根据介质尺寸不同，地震波会在介质界面处发生不同程度的反射、折射以及绕射，地震波能量会发生衰减，地震波波速会发生改变，通过在待检测土层内测量这种地震波波速的变化，从而根据波速的变化来间接了解地下介质的分布情况，由于地震波的波速与介质性质的相关性较为稳定，同时地震波的衰减小得多，地震波在岩石中传播数公里衰减一般不超过100dB，因此，地震波CT有更远的探测距离，适宜应用于相对较长跨孔距离探测中，能够较为直观地反映待检测土层的内部结构，比较清晰、准确地揭示加固区的分布、大小和属性，成果信息丰富，数据密度大，经过计算机数据处理和图像重建，可以获得待检测土层内部较为精细的信息，这样就能够为加固效果做出可靠的评价，并为研究各土层固结提供依据，更便于研究各种地基处理措施的机理。
附图说明
图1是本发明一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果装置的示意图；
图2是本发明一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果装置的测量原理图。
图中：1-发射孔、2-接收孔、3-发射孔管道、4-接收孔管道、5-电火花震源、6-上发射天线、7-下发射天线、8-第一电缆、9-第一滑轮、10-第一绞车、11-检波器串、12-下接收天线、13-第二电缆、14-第二滑轮、15-第二绞车、16-主机、17-重锤、18-待检测土层、19-加固区。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果装置，包括发射孔管道3、接收孔管道4、发射探头和接收探头。
所述发射孔管道3布置于发射孔1内，所述接收孔管道4布置于接收孔2内，所述发射孔1和所述接收孔2平行设置且二者之间为待检测土层18，且所述发射孔1和所述接收孔2的孔深均大于所述待检测土层18的深度，所述待检测土层18中部为采用地基措施处理的加固区19，所述发射孔1和所述接收孔2分别位于所述加固区19的两侧，所述发射孔1和所述接收孔2可预先钻设，使所述发射孔1和所述接收孔2之间间距为10～30m，本实施例中所述发射孔管道3和接收孔管道4均选择PVC管。
所述发射探头包括电火花震源5、上发射天线6和下发射天线7，所述电火花震源5作为震源，可发射地震波信号，所述电火花震源5上端连接所述上发射天线6，下端连接所述下发射天线7，所述上发射天线6上端连接第一电缆8，所述第一电缆8绕过第一滑轮9并缠绕于第一绞车10上，所述第一绞车10和所述第一滑轮9均设置于所述发射孔1上端口一侧，所述第一绞车10用于向所述发孔管道3内下放或上提所述发射探头，可在所述下发射天线7下端连接一重锤17，所述重锤17用于加重所述发射探头重量，使其可稳定下放或上提。
所述接收探头包括检波器串11和接收天线12，所述检波器串11可接收地震波信号，所述检波器串11下端连接所述接收天线12，所述检波器串11上端连接第二电缆13，所述第二电缆13绕过第二滑轮14并缠绕于第二绞车15上，所述第二绞车15和所述第二滑轮14均设置于所述接收射孔2上端口一侧，所述第二电缆13还连接主机16，所述第二绞车15用于向所述接收孔管道4内下放或上提所述接收探头，所述主机16获取所述检波器串11所接收的地震波信号并根据所述地震波信号确定所述待检测土层内部介质分布情况，可在所述接收天线12下端连接一重锤17，所述重锤17用于加重所述接收探头重量，使其可稳定下放或上提。
请参考图2，发明的实施例还提供了一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，使用上述地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果装置，且包括以下步骤：
S1钻设发射孔1和接收孔2，使所述发射孔1和所述接收孔2之间间距为10～30m，整平场地，清洗所述发射孔1和所述接收孔2，并在所述发射孔1内布置发射孔管道3，在所述接收孔2内布置接收孔管道4，所述发射孔1和所述接收孔2之间为待检测土层18，且所述发射孔1和所述接收孔2的孔深均大于所述待检测土层18的深度；
S2控制第一绞车10牵引所述第一电缆8沿着所述述发射孔管道3内，下放所述发射探头至所述发射孔1孔底，控制所述第二绞车15牵引所述第二电缆13沿着所述接收孔管道4内，下放所述接收探头至所述接收孔2孔底，所述发射探头发射地震波信号，所述接收探头接收所述地震波信号，使所述发射探头发射地震波信号的发射角θ小于45°；
S3保持所述接收探头固定，控制第一绞车10多次上提所述发射探头，每次上提的高度均为1m直至上提至所述发射孔1孔口，且每次上提之后所述发射探头发射地震波信号，所述接收探头接收所述地震波信号；
S4上提所述接收探头，每次上提的高度均为所述接收探头的长度；
S5判断所述接收探头是否达到所述接收孔2孔口，若未达到，回到步骤S3；若达到，到步骤S6；
S6所述主机16根据所述接收探头接收的所有地震波信号的波速和高程，使用SIRT算法进行图像重建反演云图，将该反演云图与地基处理之前所述待检测土层的初始反演云图进行比对，得到待检测土层18内部介质分布情况。图像重建算法选择选择代数算法中稳定的SIRT算法，不受数据采集方式限制，并在求解时，可以通过调整约束条件来控制收敛性和精度，具有很好的可控性。
在工程实践中，用不同的地基处理措施来加固，这都会对土层产生形态不同的加固区，土的物理性质改变。地震波波速与土体的力学性质和密实度有着一定关系，波速高的区域，地层密实，密度大，弹性模量值大；波速低的区域，地层松散，密度小，弹性模量值小。所以待检测土层18的加固效果可以采用测量地震波波速的方法。通过对孔间待检测土层18内地震波速度剖面图进行分析，并结合本区域的地球物理特征，查找低速区和高速区。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于:包括以下步骤,
S1钻设发射孔和接收孔，并在所述发射孔内布置发射孔管道，在所述接收孔内布置接收孔管道，所述发射孔和所述接收孔之间为待检测土层，且所述发射孔和所述接收孔的孔深均大于所述待检测土层的深度；
S2在所述发射孔管道内下放发射探头至所述发射孔孔底，在所述接收孔管道内下放接收探头至所述接收孔孔底；
S3保持所述接收探头固定，多次上提所述发射探头，每次上提的高度相同，直至所述发射探头到达所述发射孔孔口，且每次上提之后所述发射探头发射地震波信号，所述接收探头接收所述地震波信号；
S4上提所述接收探头，上提的高度均为所述接收探头的长度；
S5判断所述接收探头是否达到所述接收孔孔口，若未达到，回到步骤S3；若达到，到步骤S6；
S6根据所述接收探头接收的所有地震波信号确定所述待检测土层内部介质分布情况。
2.如权利要求1所述的地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于：所述发射孔和所述接收孔之间间距为10～30m，每次上提所述发射探头的高度为1m。
3.如权利要求1所述的地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于：所述发射探头和所述接收探头的下放或上提的方法相同，所述发射探头通过第一绞车、第一滑轮和所述第一电缆下放或上提，将所述第一滑轮设置于发射孔孔口一侧，所述第一电缆缠绕于所述第一绞车上，且所述第一电缆绕过所述第一滑轮并连接所述发射探头。
4.如权利要求1所述的地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于：所述发射探头包括电火花震源、上发射天线和下发射天线，所述电火花震源上端连接所述上发射天线，下端连接所述下发射天线。
5.如权利要求1所述的地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于：所述接收探头包括检波器串和接收天线，所述检波器串下端连接所述接收天线。
6.如权利要求1所述的地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于：在所述发射探头和所述接收探头下端各连接一重锤，所述重锤用于使所述发射探头和所述接收探头稳定下放。
7.如权利要求1所述的一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于：所述发射探头发射地震波信号的发射角角度小于45°。
8.如权利要求1所述的地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：根据所述接收探头接收的所有地震波信号的波速和高程，使用SIRT算法进行图像重建反演云图，将该反演云图与地基处理之前所述待检测土层的初始反演云图进行比对，得到待检测土层内部介质分布情况。
9.如权利要求1所述的地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果方法，其特征在于：将所述接收探头连接主机，所述主机根据所述接收探头接收的所有地震波信号确定所述待检测土层内部介质分布情况。
10.一种地震波CT检测地基处理后深部土层加固效果装置，其特征在于：包括发射孔管道、接收孔管道、发射探头和接收探头，所述发射孔管道布置于发射孔内，所述接收孔管道布置于接收孔内，所述发射孔和所述接收孔之间为待检测土层，且所述发射孔和所述接收孔的孔深均大于所述待检测土层的深度，所述发射探头上端连接第一电缆，所述第一电缆绕过第一滑轮并缠绕于第一绞车上，所述第一绞车和所述第一滑轮均设置于所述发射孔上端口一侧，所述接收探头上端连接第二电缆，所述第二电缆绕过第二滑轮并缠绕于第二绞车上，所述第二绞车和所述第二滑轮均设置于所述接收射孔上端口一侧，所述第一绞车用于向所述发射孔管道内下放或上提所述发射探头，所述第二绞车用于向所述接收孔内下放或上提所述接收探头，所述发射探头用于发射地震波信号，所述接收探头用于接收所述地震波信号且该地震波信号用于确定所述待检测土层内部介质分布情况。
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