CN113960695A - 一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，属于地下岩溶探测技术领域，包括以下步骤：在探测区域进行探测钻孔，组建探测剖面；针对同一探测剖面，采用跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法依次进行探测；由跨孔电阻率CT方法确定岩溶裂隙的空间分布和位置，由跨孔弹性波CT方法圈定异常体的范围和边界信息；重复以上步骤，直至完成所有探测剖面的探测。

Description

一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法

技术领域

本发明属于地下岩溶探测技术领域，具体涉及一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前，水利水电工程、轨道交通工程及地下工程等重大基础项目在建设过程中遭遇的地质条件更加复杂。例如，在城市地下交通工程建设过程中，经常会穿越自稳能力差、围岩强度低的富水岩溶发育区，在施工扰动和地下水的作用下极易诱发地表塌陷、施工机械陷落、突涌水等大型地质灾害。由于地下水环境是一个地下和地表关联性较强的整体，富水岩溶发育区突涌水灾害发生时，大量地下水流失将造成人员伤亡、建筑物沉降、经济损失以及生态破坏等问题。特别是对于地表条件复杂、设计埋深较大的地下交通工程，由于不能通过有效的探测对其进行详细勘探，导致缺乏详细的水文地质资料，给前期工程建设及后期运营带来巨大安全隐患。因此，在城市地下交通工程建设前期，必须要通过水文地质调查、地球物理探测和钻探等手段，来充分掌握城市复杂环境下富水岩溶发育带的详细地质资料。

发明人发现，在复杂城市环境下，地球物理方法的实际探测效果会受到较大限制。由于在城市地表往往存在游散电流、车辆振动和地下金属管线等干扰，使用常规的地表物探方法，例如高密度电法、探地雷达、瞬变电磁以及地震勘探等手段，通常无法得到理想的勘探结果。同时富水岩溶发育区通常具有埋深较大、地下水位高、岩溶裂隙发育、充填物丰富的特点，这也为常规物探方法的精准探测造成一定影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，该方法通过岩土体介质中的电性和波速差异对其进行探测，可以获取多组物性参数，提高异常体识别能力及准确性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，包括以下步骤：

在探测区域进行探测钻孔，组建探测剖面；

针对同一探测剖面，采用跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法依次进行探测；由跨孔电阻率CT方法确定岩溶裂隙的空间分布和位置，由跨孔弹性波CT方法圈定异常体的范围和边界信息；

重复以上步骤，直至完成所有探测剖面的探测。

作为进一步的技术方案，探测区域范围内开设多个探测钻孔，相邻探测钻孔之间设置测线，探测钻孔所围成的外轮廓线将探测区域完全覆盖，相邻的探测钻孔之间均形成一个探测剖面。

作为进一步的技术方案，在平行于地下工程轴线方向上，两相邻探测钻孔的距离为探测深度的2/5～3/5，且两相邻探测钻孔的最远距离不超过30m；在垂直于地下工程轴线方向上，两相邻钻孔之间的距离为探测深度的2/5～3/5；在地下工程深度方向上，探测深度可以根据钻孔深度、探测目标体的尺寸以及探测需求进行调整。

作为进一步的技术方案，探测钻孔内置有PVC套管，PVC套管侧壁开设多个透水孔，多个透水孔呈梅花状间隔分布。

作为进一步的技术方案，采用跨孔电阻率CT方法的探测过程为：

测试探测钻孔的实际深度，将电阻率探测线缆置入探测钻孔内，电阻率探测线缆固设多个探测电极；

在地下介质建立直流电场后，通过探测电极采集探测钻孔间不同电极之间的电位差数据。

作为进一步的技术方案，将采集到的电位差数据进行反演，得到孔间电阻率分布断面图，结合不同岩土介质与电阻率之间的对应关系，得出岩溶通道、岩溶裂隙的空间分布和位置。

作为进一步的技术方案，在探测过程中，改变电阻率探测线缆的深度，对探测钻孔的电位差数据进行多次探测。

作为进一步的技术方案，采用跨孔弹性波CT方法的探测过程为：

测试探测钻孔的实际深度，将发射震源的探头线缆和接收弹性波信号的检波器线缆分别放入相应的探测钻孔中，探头线缆固设多个探头；

将探头线缆和电火花震源连接，将检波器线缆和弹性波检测仪进行连接；

电火花震源通过探头线缆的探头在地下介质中发射震源，而后通过检波器线缆采集两钻孔间不同位置处的弹性波初至数据。

作为进一步的技术方案，将采集的弹性波初至数据进行反演，获得跨孔弹性波CT反演二维剖面图，识别低速区域，圈定异常体的范围和边界信息。

作为进一步的技术方案，在探测过程中，改变探头线缆的深度，对探测钻孔的弹性波初至数据进行多次探测，以覆盖探测目标区域。

上述本发明的有益效果如下：

本发明的方法，将跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法相结合，根据岩土体介质中的电性和波速差异对其进行探测，通过跨孔电阻率CT方法确定岩溶裂隙的空间分布和位置，通过跨孔弹性波CT方法圈定异常体的范围和边界信息，最终综合应用这两种方法在同一探测剖面获得多组物性参数，相互约束、相互验证，从而提高异常体识别能力以及准确性，进而确定规模较大的岩溶发育区的位置和形态。

本发明的方法，采用的跨孔CT方法可为复杂城市环境地质条件提供较好的解决方案，该方法可以结合钻探孔对复杂城市环境富水岩溶发育区进行探测，且由于钻孔深度较深，能够更加接近异常体，同时可以避开浅层地表干扰，采集到较高质量的数据，得到的探测结果也更加可靠。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的富水岩溶精细探查方法流程图；

图2是探测钻孔设计及测线分布示意图；

图3是PVC管透水孔分布示意图；

图4是跨孔电阻率CT数据采集示意图；

图5是跨孔弹性波CT数据采集示意图；

图6是工程应用案例标准化工作流程图；

图7是沿隧道平行方向切片成果图；

图8是沿水平标高切片成果图；

图9是隧道异常体耦合情况三维展示图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、探测钻孔；2、测线；3、探测区域外边界；4、PVC管；5、透水孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本申请方案中，实现复杂城市环境下富水岩溶精细探查的地球物理前提为：

在岩溶发育区，通常存在规模大小不等的溶洞，一般会被可塑状粉质粘土或角砾岩碎屑等物质充填。根据充填类型，可分为全充填型溶洞、半充填型溶洞和无充填型溶洞(空溶洞)，各类型溶洞与正常岩土体之间存在明显的物性差异，同时也具有较为明显的介质分界面。

对于富水岩溶发育区来说，溶洞、岩石孔隙、岩溶裂隙基本是含水的，并且随着岩土体含水量的增加或地下水位的升高，岩石的电阻率会出现急剧下降。另外，在含水量相同的条件下，不同岩石之间的电阻率可能也存在较大差别，这是由于不同岩石的水体矿化度也不同。因此富水岩溶发育区中岩体的电阻率取决于其本身的大小、破碎程度及其含水的饱和度。

跨孔弹性波CT方法是以完整灰岩与岩溶(包括填充物)溶蚀裂隙之间存在的波速差异为基础，通过研究两个钻孔之间地震波场信息，进而确定井间地质构造信息和岩性分布规律。一般情况下，岩体越破碎，其波速越低；岩体越完整，其波速越高。岩体的破碎程度以及其充填物性质、规模和埋藏深度为波速的主要决定性因素。

富水岩溶发育区中，充填型溶洞中的地下岩溶水以及充填物质的电阻率和波速远小于较密实岩石和土体，所以根据充填物与正常岩土体之间存在的明显导电性差异和波速差异，即可判断出富水岩溶的位置、空间分布和边界信息。地下岩溶水以及充填物质与正常岩土体之间的导电性差异和波速差异，分别为跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法的应用提供了良好的地球物理前提。

在复杂城市环境富水岩溶发育条件下，岩土体介质通常会表现出低阻、低速等特点，而单一跨孔探测方法则无法对其进行有效区分和解译。因此，本发明将跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法相结合，进而在同一探测剖面获得多组物性参数，相互约束、相互验证，从而提高异常体识别能力以及准确性。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，包括以下步骤：

S1：在探测区域进行探测钻孔，组建探测剖面；

S2：针对同一探测剖面，采用跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法依次进行探测；

在后期数据处理过程中，可将两种跨孔CT方法的探测结果相结合，综合应用两种方法在同一探测剖面获得多组物性参数进行相互约束、相互验证，从而提高异常体识别能力以及准确性，进而确定规模较大的岩溶发育区的位置和形态。

S3：重复以上步骤，直至完成所有探测剖面的探测。

其中，步骤S1中，探测钻孔所围成的外轮廓线将探测区域完全覆盖，如图2所示，探测区域范围内开设多个探测钻孔1，相邻探测钻孔1之间设置测线2，多个探测钻孔的外围轮廓线将探测区域外边界3完全覆盖。

多个探测钻孔成排成列设置，一钻孔与其附近邻接的钻孔之间均设置测线；在平行于地下工程轴线方向上，两相邻探测钻孔的距离为探测深度的2/5～3/5，且两相邻探测钻孔的最远距离不超过30m；在垂直于地下工程轴线方向上，两相邻钻孔之间的距离为探测深度的2/5～3/5；在地下工程深度方向上，探测深度可以根据钻孔深度、探测目标体的尺寸以及探测需求进行调整。

以城市地下隧道工程为例，探测钻孔在三个方向的具体设置为：

沿平行隧道轴线方向：在探测区域规定的里程范围内，两端的钻孔应分别在里程桩号起点和终点的外侧。在该轴线方向上，两钻孔之间的最优距离应为探测深度的2/5～3/5，且最远距离不应该超过30m。例如：如果探测深度定为30m，钻孔距离应选取为12m～18m；如果探测深度定为60m，钻孔距离应选取为24m～30m；如果探测深度定为90m，钻孔距离应选取为30m；

沿垂直隧道轴线方向：以隧道左右两侧外轮廓线为基准，分别各向外延伸1m左右。在该轴线方向上，两钻孔之间的最优距离应为探测深度的2/5～3/5，如果隧道探测边线距离过长，应在两边线中间加一排或多排探测钻孔。

沿隧道深度方向：深度方向应能够覆盖隧道轴线，并在隧道基底面向下延伸10m及以上。具体深度应结合实际地层条件，如果隧道基底面以下承载力较差或岩溶较发育，钻孔深度应适当加深。

如果探测区域地表有建筑物、大型植物以及其他基础设施等，可根据实际情况将钻孔位置作适当调整。

每个相邻的探测钻孔之间均可形成一个探测剖面，包括钻孔之间的横纵组合以及交叉组合。如果在横向(平行隧道轴线方向)有m个钻孔，在纵向(垂直隧道轴线方向)有n个钻孔，则共可组成4×m×n-3×(m+n)+2个探测剖面。

在一些可选的技术方案中，探测钻孔应满足以下技术要求：

探测钻孔在成孔时应尽可能保持钻孔垂直，如果钻孔发生倾斜会对数据质量以及后期反演处理造成影响；

钻孔孔径：开孔孔径

覆盖层下套管直径不小于89mm，终孔孔径不小于

终孔深度应大于要求的探测深度。

为防止破碎围岩受机械、人为扰动导致塌孔，应在整个钻孔内置入PVC套管。另外考虑到跨孔电阻率CT方法中电流通过水体进行传导，因此应保证钻孔内充水，并且水体应该能够与围岩有良好接触，同时还要保证震源激发时为点状震源而不是线性震源。

为满足上述数据采集要求，应在PVC套管上制作一些密集的透水孔，即每隔150mm用电钻打4个直径2cm的孔，小孔应呈梅花状间隔分布，不应位于同一竖向剖面。布设透水孔之后的PVC管如图3所示，PVC管4侧壁开设多个透水孔5，孔口处应做好密封工作，防止土石等杂物掉落，以免造成堵孔。

钻孔过程中如遇到岩溶、断层等，出现漏水情况，应采取注浆封固措施，保证孔内可以正常储水，为正常探测提供条件。对于出现的上述情况应做好钻孔记录。

成孔后宜进行测斜矫正，且相邻钻孔孔底高差宜小于5m，钻孔后应进行清渣，保证有效探测深度。

钻孔完毕后应洗孔，保证孔底无淤泥、碎石等杂物，可以使探测电缆顺利下到孔底。如果电缆无法顺利下到孔底，则应进行复钻冲孔，冲孔结束后静置一段时间再进行数据采集工作。

步骤S2中，为保证数据质量，需进行规范操作，跨孔电阻率CT方法的探测过程包括以下步骤：

S2-1：提前规划当天要进行数据采集的探测剖面，指定要使用的探测钻孔。通过查阅野外钻孔记录，确定探测钻孔孔深、钻进速度等成孔数据以及有无钻进异常。

S2-2：确定使用的探测钻孔后，分别使用重锤线缆测试钻孔的实际深度，以此验证孔底是否有碎石、泥浆、岩屑掉落或沉淀。如果实际孔深和设计孔深出现明显的偏差(偏差值大于设计探测深度的1/10或超过5m，同时还应满足两个使用的钻孔孔深差值要小于电阻率探测线缆中一个电极间距的要求)，应进行复钻冲洗钻孔。复钻冲孔后应重新静置2个小时及以上，等钻孔水体中悬浮的岩屑等矿物充分沉淀之后再进行探测。

S2-3：将两条定制电阻率探测线缆分别放入所指定的钻孔中，记录线缆入孔深度。定制线缆时主要考虑探测深度这一参数，然后根据探测深度和电法仪主机支持的通道数来确定探测电阻率线缆的电极间距。例如，探测深度为A米，选定使用的电法仪最多支持B通道，即每条电阻率探测线缆支持B/2个探测电极，那么电极间距则定为A÷(B/2-1)米，如果按照此方法计算出的电极间距不为整数，则应该四舍五入取整，精度为保留小数点后一位。线缆放入钻孔后，将线缆上部在孔口处固定，防止在探测过程中线缆下滑，影响数据质量。

S2-4：将电阻率探测线缆和电法仪主机、笔记本进行连接，以满足探测要求，具体连接示意图如图4所示。以32个电极的探测线缆为例，将两条电阻率探测线缆分别放入1#探测钻孔和2#探测钻孔后，然后和电法仪主机进行连接。同时，电法仪主机还需要连接12V蓄电池和笔记本电脑，蓄电池是为电法仪主机和电阻率探测线缆中的供电电极进行供电，笔记本电脑是将采集到的信号进行存储、处理、显示，并能够反映电法仪主机的工作状态。以图4为例，该图中地表为平地，实际城市复杂环境中，地表根据实际地形变化，可能为平地，也可能为起伏地形。如果地形为起伏地形，1#探测钻孔和2#探测钻孔的孔底标高应处于同一水平线上，以此满足针对目标区域的探测要求。由于城市浅层地表经常存在一些管道、金属材料、线缆等干扰物，因此在探测目标区域上方应预留出一部分区域不进行探测，该部分即为图4中的隧道上方覆盖层。在探测目标区域中，应将隧道全断面包括在内，并应在此基础上向外进行适当扩展，具体应根据实际地质条件以及探测要求。

S2-5：电阻率探测线缆与主机连接完成后，需要检查设备连接是否良好、接地电阻是否符合要求，如果均满足要求，则通过笔记本电脑设置采集参数。

S2-6：在前期准备工作完成后，开始数据采集。电法仪主机通过探测线缆中的供电电极在地下介质中建立人工直流电场，并通过探测电极采集钻孔间不同电极之间的电位差数据。

S2-7：第一轮数据采集结束后，需要将电阻率探测线缆向上提升，提升距离探测线缆电极间距的一半。这样能够缩小电极间距、增加数据量、提高探测精度。

S2-8：在数据处理过程中，将采集到的电位差数据进行反演，得到孔间电阻率分布断面图，同时结合不同岩土介质与电阻率之间的对应关系，对地质信息进行分析和解译，以此推断出主要岩溶通道、溶洞的位置、空间分布和边界信息。

由于本发明的主要探测环境是城市富水岩溶区，因此该方案所提岩溶裂隙是指溶洞、破碎带等低阻异常区。

此外，在城市复杂环境富水岩溶条件下，跨孔电阻率剖面多会呈现出低阻的特点，为了能够获得更加精准的反演结果，该方法基于测井约束对跨孔电阻率CT数据进行反演。

在跨孔电阻率CT野外数据采集过程中，通过电法测井仪探测到钻孔周边岩石的信息，然后对数据进行处理得到视电阻率值，最后将其赋值到反演初始模型的网格中，从而达到约束钻孔间异常区域变化自由度、提高分辨率的目的。

步骤S2中，为保证数据质量，需进行规范操作，跨孔弹性波CT方法的探测过程包括以下步骤：

S2-9：该步骤与步骤S2-1相同，即：提前规划当天要进行数据采集的探测剖面，指定要使用的探测钻孔。通过查阅野外钻孔记录，确定探测钻孔孔深、钻进速度等成孔数据以及有无钻进异常。

S2-10：确定使用的探测钻孔后，分别使用重锤线缆测试钻孔的实际深度，以此验证孔底是否有碎石、泥浆、岩屑掉落或沉淀。如果实际孔深和设计孔深出现明显的偏差(偏差值大于设计探测深度的1/10或超过5m)，应进行复钻冲洗钻孔。复钻冲孔后应重新静置2个小时及以上，等钻孔水体中悬浮的岩屑等矿物充分沉淀之后再进行探测。

S2-11：将发射震源的探头线缆和接收弹性波信号的串式检波器线缆分别放入所指定的钻孔中，同时记录线缆入孔深度。定制检波器线缆时主要考虑探测深度这一参数，然后根据探测深度和弹性波检测仪支持的通道数量来确定检波器线缆上的检波器间距。例如，探测深度为A米，选定使用的弹性波检测仪支持的通道数量为C，即每条检波器线缆上有C个检波器，那么检波器间距则定为A÷(C-1)米，如果按照此方法计算出的检波器间距不为整数，则应该四舍五入取整，精度为保留整数。检波器线缆放入钻孔后，将检波器线缆上部在孔口处固定，防止在探测过程中检波器线缆下滑，影响数据质量。探头线缆放入钻孔底部即可。

S2-12：将探头线缆和电火花震源连接，将检波器线缆和弹性波检测仪进行连接，具体连接示意图如图5所示。以12个检波器的检波器线缆为例，将探头线缆和检波器线缆分别放入1#探测钻孔和2#探测钻孔后，然后分别和电火花震源、弹性波检测仪进行连接。同时，电火花震源还需要连接5KW发电机或220V交流电。5KW发电机或220V交流电是为储能和释能的电火花震源进行供电，弹性波检测仪是将采集到的信号进行存储、显示，并能够检查地下弹性波信号是否正常。

S2-13：探头线缆、检波器线缆分别与电火花震源、弹性波检测仪连接完成后，首先需要检查发电机或交流电电压是否稳定、弹性波检测仪是否能够接收到信号、探头线缆释能是否正常等，如果以上均满足试验要求，则通过弹性波检测仪设置采集参数。

S2-14：在前期准备工作完成后，开始数据采集。电火花震源通过探头线缆中的探头在地下介质中发射震源，并通过检波器线缆采集两钻孔间不同位置处的弹性波初至数据。

S2-15：数据采集过程中，为满足试验精度要求，在试验过程中，每使用电火花震源释放一次能量，需要将探头线缆向上提升一米，直到能够覆盖探测目标区域。第一轮数据采集结束后，根据精度要求，决定是否将检波器线缆向上提升，用以加密数据量、提高探测精度。如果检波器向上提升一次，还需要将探头线缆重新放到孔底，然后按照之前步骤，每释能一次向上提升一米。

S2-16：当弹性波射线穿过目标区域时，将在不同岩性的介质中产生一个旅行时差，因此可以根据弹性波旅行时差特征来反演获得跨孔弹性波CT断面图，最终可以判断两个钻孔之间的岩土体特征和溶洞分布情况。在数据处理过程中，将采集到的弹性波初至数据进行处理，使用联合迭代重建技术(SIRT)对采集到的数据进行反演，从而获得跨孔弹性波CT反演二维剖面图。

得到跨孔弹性波CT反演二维剖面图后，需要对该剖面图进行分析，识别出明显的低速区域(弹性波在传播过程中，由于地下介质的差异会导致传播速度的差异，在完整围岩中传播速度较快，在溶洞、破碎带中由于介质不连续，会导致传播速度较慢)，根据这些低速区域即可推断出岩溶通道或溶洞的范围和边界信息。

本发明的方法，将跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法相结合，根据岩土体介质中的电性和波速差异对其进行探测，通过跨孔电阻率CT方法确定岩溶裂隙的空间分布和位置，通过跨孔弹性波CT方法圈定异常体的范围和边界信息，最终综合应用这两种方法在同一探测剖面获得多组物性参数，相互约束、相互验证，从而提高异常体识别能力以及准确性，进而确定规模较大的岩溶发育区的位置和形态。

两种探测方法都是针对溶洞这个异常体进行探测，只不过两种方法针对溶洞不同的物性参数进行探测，两种方法的探测结果相互验证相互约束，能够提高异常体识别能力以及准确性。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的工程应用案例详细说明本申请的技术方案。

因现有的常规钻探、地球物理探测等方法，无法满足对复杂城市环境富水岩溶发育区进行详细、精确、高效的探测和分析，因此，该方法提出了针对复杂城市环境富水岩溶精细探查方法。

该方法结合试验条件，以某过江隧道工程为依托开展现场试验，进行具体实施，并对现场数据进行处理、反演和分析，验证了跨孔CT精细探查方法在实际工程中的应用效果。

该过江隧道工程位于长江某沿岸城市，工区距江边直线距离约600米，地下水位高，且长年受地下水侵蚀。工区内揭露出灰岩、角砾状灰岩等地层，围岩中分布有较多的溶洞、溶蚀裂隙、断层破碎带。根据初勘资料，整体见洞率约为25％，单个溶洞最高为4.4m，溶洞为可塑～硬塑状粉质粘土充填，含风化岩块，部分为空洞。本区段断层发育，岩性接触关系复杂，断层走向大致与隧道线位大角度相交，且岩溶呈中等发育。

在野外数据采集过程中，使用相同的探测钻孔，针对同一探测剖面，分别开展跨孔电阻率CT和跨孔弹性波CT试验。标准化工作流程如图6所示。

首先准备好当天需要使用的仪器和设备。进入工区以后查看需要使用的钻孔的冲洗情况，如果钻孔冲洗未达到要求，则应该重新冲洗钻孔，直到满足试验要求；如果线缆能够顺利下到指定深度，则开始进行数据采集工作。数据采集过程应按照前文中跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法的步骤进行。同时，还应做好以下四部分工作：记录测线信息、整理所用探测钻孔的柱状图、试验GPS记录探测钻孔的坐标信息、另外确定第二天要使用的钻孔并安排钻孔冲洗工作。最后要整理汇总当天采集的野外数据，并且做好野外记录工作。

在后续数据处理过程中，通过三维地质图像建模手段将二维剖面数据和钻孔数据进行三维整合，分别获得沿隧道平行方向切片(如图7所示)以及沿水平标高切片成果图(如图8所示)，以此来直观的展示工区范围内不同位置的岩溶、裂隙等异常体的位置、空间分布及范围，同时便于圈定异常体的范围和边界，为后续岩溶治理提供可靠依据。

同时在此基础上，分别提取三维跨孔电阻率CT探测结果中的低阻区域与跨孔弹性波CT探测结果中的低速区域，并将其绘制到隧道相对分布位置图中(如图9所示)。其中，中度灰色代表低阻异常地质体，深度灰色代表低速异常地质体，浅度灰色管道则为工区内的隧道左右隧洞。

从三维展示图中可以看出，在隧道北部区域、在中部角砾状灰岩区域和民房边坡以南区域，三维低阻异常体与低速异常体均有较高的耦合度，二者异常体边界基本能够重合，能够反映出岩溶区域的分布位置和范围。整体来说，该探测结果具有较高的可靠性，也证明了选取联合跨孔CT精细探查对于深部岩溶的有效性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，包括以下步骤：

在探测区域进行探测钻孔，组建探测剖面；

针对同一探测剖面，采用跨孔电阻率CT方法和跨孔弹性波CT方法依次进行探测；由跨孔电阻率CT方法确定岩溶裂隙的空间分布和位置，由跨孔弹性波CT方法圈定异常体的范围和边界信息；

重复以上步骤，直至完成所有探测剖面的探测。

2.如权利要求1所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，探测区域范围内开设多个探测钻孔，相邻探测钻孔之间设置测线，探测钻孔所围成的外轮廓线将探测区域完全覆盖，相邻的探测钻孔之间均形成一个探测剖面。

3.如权利要求1或2所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，

在平行于地下工程轴线方向上，两相邻探测钻孔的距离为探测深度的2/5～3/5，且两相邻探测钻孔的最远距离不超过30m；在垂直于地下工程轴线方向上，两相邻钻孔之间的距离为探测深度的2/5～3/5。

4.如权利要求1所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，探测钻孔内置有PVC套管，PVC套管侧壁开设多个透水孔，多个透水孔呈梅花状间隔分布。

5.如权利要求1所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，采用跨孔电阻率CT方法的探测过程为：

测试探测钻孔的实际深度，将电阻率探测线缆置入探测钻孔内，电阻率探测线缆固设多个探测电极；

在地下介质建立直流电场后，通过探测电极采集探测钻孔间不同电极之间的电位差数据。

6.如权利要求5所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，将采集到的电位差数据进行反演，得到孔间电阻率分布断面图，结合不同岩土介质与电阻率之间的对应关系，得出岩溶通道、岩溶裂隙的空间分布和位置。

7.如权利要求5所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，在探测过程中，改变电阻率探测线缆的深度，对探测钻孔的电位差数据进行多次探测。

8.如权利要求1所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，采用跨孔弹性波CT方法的探测过程为：

测试探测钻孔的实际深度，将发射震源的探头线缆和接收弹性波信号的检波器线缆分别放入相应的探测钻孔中，探头线缆固设多个探头；

将探头线缆和电火花震源连接，将检波器线缆和弹性波检测仪进行连接；

电火花震源通过探头线缆的探头在地下介质中发射震源，而后通过检波器线缆采集两钻孔间不同位置处的弹性波初至数据。

9.如权利要求8所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，将采集的弹性波初至数据进行反演，获得跨孔弹性波CT反演二维剖面图，识别低速区域，圈定异常体的范围和边界信息。

10.如权利要求8所述的复杂城市环境富水岩溶精细探查方法，其特征是，在探测过程中，改变探头线缆的深度，对探测钻孔的弹性波初至数据进行多次探测，以覆盖探测目标区域。

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