综合物探技术在水下隧道勘察中的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

综合物探技术在水下隧道勘察中的应用

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：邹维

[导读] 摘要：作为水下隧道勘探的主要方法，水下物探与地表物探不同，水下物探的施工难度更高，要求的技术水平更高，单一的技术方法难以满足勘探需求。

        重庆市市政设计研究院有限公司重庆 400020
        摘要：作为水下隧道勘探的主要方法，水下物探与地表物探不同，水下物探的施工难度更高，要求的技术水平更高，单一的技术方法难以满足勘探需求。在对重庆轨道交通27号线工程穿越长江隧道的勘察计划报告中，推荐使用浅层剖面与水上地震相结合的勘探方法，这两种勘探方法相互验证，优势互补，实现了对水下隧道的地质结构与隐伏构造的综合解译，取得了非常有效的勘探成果。该做法表明，使用综合物探技术对施工环境的水下隧道进行勘测，可以有效提高勘探结果的真实性和准确性。本文将对此方法进行详细分析以期对以后的水下勘测工程提供一定的参考。
        关键词：综合物探技术；水下勘探;应用;
        一、引言
        近年来，随着科学技术的不断进步，施工技术得到了充分发展，为了节省地面空间，越来越多的隧道选择通过水下穿越。水下隧道勘探的主要是通过水上物探获取水下的地质信息。与地面物探不同，水下勘探容易受到水压、水冲击、水介质以及设备的影响，施工难度大，要求的技术水平更高，取得勘测成果的难度系数大。作为重要的获取水下地质信息的方法，水上地震勘探技术已经由前些年使用炸药、锤击尼龙棒和敲击震源船等方式，发展成为现在使用电火花震源或者瓦斯爆炸震源等方式。随着震源的发展，越来越容易获得信噪较高且频谱丰富的震动记录。但是，水上地震勘探还是存在分辨率低、水浅时勘测效果不好等局限性。
        浅层剖面勘探主要是通过声波在水下进行传播和反射，对传输回来的数据进行记录和收集并进一步分析水下底层结构的技术。不同于地震勘探，剖面勘探的声波信号频率高，分辨率高在较浅的深度也能获得良好的勘测效果。在进行水下隧道勘察时，主要使用水上地震勘探并与浅层剖面勘探相结合，两种勘探方法相辅相成，可以更好的获取地质信息，提高地质勘探精度，为后面的工程建设做好辅助工作。
        二、技术手段
        1水上地震勘探技术
        水上地震勘探主要是通过测定人工发出的地震波在不同介质中的传播速度来进行水下底层的物探方法。勘探设备主要包含工作站、震源发射装置、定位系统、信号接收器。震源是整套设备的核心，电火花震源因其具有操作简便、劳动强度低、重复性强、工作效率低等优点，在水上勘探中被广泛使用用。采集设备可以单次释放单次回收，也可以多次释放覆盖回收。在作业过程中，首先确定最佳的炮检距离，在勘探船的船尾或者两侧使用拖缆牵引震源和接收器，勘探船沿测线匀速前进，震源连续激发，接受设备连续记录回收数据，使剖面不出现简短，同时使用高精度的载波相位差分技术精确记录炮点位置，确保做到地层的准确采集。
        2.浅层剖面勘探技术
        浅层剖面勘探主要是通过在水中和水下地层中发射声波，利用声波的出传播和反射对水下地层和机构进行探测的技术。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

声波换能器通过将接受的电脉冲转换为声脉冲并传递至水中，声波在水下传播时遇到不同结构的水下构造或者到达水底时，会因为位置及结构的不同具备不同的声阻抗进而产生不同能量的反射，反射回来的能量被接收设备接收后声信号被转换为电信号，并被传递回主机，在主机上进行信号处理，然后作图，根据图纸测出地层的结构情况。
        3.水上导航技术
        水上导航主要是通过载rtk设备进行实时测定，在工程开始之前将rtk的工作基站布置在地形较为开阔的位置，随机选择两个控制点位置进行差分信和的接收与采集工作，并对接收的数据进行校正，使高度和位置的误差小于2cm，用以确保达到测量的精度标准。
        在进行数据采集时，将接受台固定在勘探船的顶部，与拖鱼位置和水听器位置保持相对稳定，保障信号稳定不受干扰，并通过移动接收台进行实时测量。接受台通过串口线与计算机主机进行连接，并使用水上导航软件进行实时导航，在作业完成后，导航系统应该显示船只位置、航行轨迹等情况，并与设计测线的位置进行校对，确定船只偏离距离，让开船者能随时修正航行位置，保证船只能够沿测线航行。航行过程中，导航系统对定位数据、航行数据等信息打包汇总并进行存储，为后续数据处理提供依据。
        三、应用现状
        1.工程情况
        以重庆轨道交通27号线工程的计划报告为例，重庆轨道交通27号线工程计划从渝中区出发穿越长江江底隧道抵达南岸区，这中间需要距穿越长距离的长江水域，而且长江水域周边环境复杂，来往船只较多，勘探过程相对比较困难。通过使用水上地震法与浅层剖面法进行综合物探，每种方法单独进行数据收集，避免出现互相干扰的情况。
        2.数据处理
        通过使用Vista及Radexpro两个软件，对数据进行综合处理。地震波和声波在穿过江水时，在江底触到波阻抗的反射界面，在上下界面间可能出现多次反色，生成多次波。当江水比较深时，在水底形成的多次反射波能量较强，基层岩石的反射波能量相对较弱，并且两者反射存在时间差，容易识别与区分。当江水比较浅时，水底多次反射波能量与基岩反射波容易出现叠加情况，难以有效分别出来，此时可以使用srme法去除多次波，虽然无法全部去除但是基本不影响后期的识别工作。根据最终数据结果发现，两种勘探模式测量的信息相差不打，并且浅层剖析法还为浅水区地层分辨做了补充，探测的结果精度更高、完整性更强，且与后来钻探结果几乎一致。
        四、结论
        水上地震勘探效果受水深影响较大，适合在深水区进行勘探；浅层剖面勘探能够探测到管道等微小物件，但其勘探效果受砂层限制严重，适合在浅水区进行勘探。在施工环境较为复杂的区域施工时，水上地震勘探与浅层剖面勘探都受到周边杂音影响严重，可以根据周围情况加大接收器的水下深度，可以有效压制噪音。使用综合物探技术可以准确测定水下隧道的地质结构与分层，且方法间相辅相成、相互佐证，提高了探测结果的稳定性与精确性。
        参考文献
        [1]陈燕基于综合物探技术在地下管线探测中的应用分析,西部资源,2019(4):130～131.
        [2]蔡盛.综合物探技术在水下隧道勘察中的应用[J].工程勘察,2018,(9):74～78．