[發明專利]一種用于探測隧道上覆地層空洞及不密實的方法

在審

• 申請號: 201910474750.5
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110068864A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 盧松;汪旭;李蒼松;孟露;李春林;胡鵬;張海超;趙占群;張優;彭躍
• 申請（專利權）人: 中鐵西南科學研究院有限公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 劉華平

本發明公開了一種用于探測隧道上覆地層空洞及不密實的方法，該方法包括在已開挖且已完成襯砌的隧道地表中心線位置，沿縱軸線方向布置一組地震檢波器，并采用激發震源逐一進行地震波數據采集與記錄；對記錄的地震波數據通過有效信號提取和反射縱波初至時間拾取，從而進行整理，以獲取反射縱波走時數據；結合隧道襯砌埋深及已有地質資料所反映的地下地層速度區間，設定初始反演速度模型，對拾取的反射縱波走時進行反演層析成像，獲取地層地震縱波速度剖面；通過對所獲取的地層地震縱波速度剖面進行分析，達到對隧道上覆地層空洞及不密實區的探測。通過上述方案，本發明達到了結構簡單、設計巧妙、測試便捷的目的，具有很高的實用價值和推廣價值。

技術領域

本發明屬于隧道工程、工程物探技術領域，具體地講，是涉及一種用于探測隧道上覆地層空洞及不密實的方法。

背景技術

隨著城市發展，我國地鐵建設中的安全問題日益突出。修建地鐵所引起常見事故有：塌方、周圍建筑物傾斜、地下管道受損等，其中地面塌陷事故占有較大比例，地面塌陷具有突發性、復雜性和高危害性特征，一旦發生地面塌陷事故，不但造成巨大的經濟財產損失，產生惡劣的社會影響，還嚴重威脅著人民的生命安全。

實踐表明，地鐵盾構法施工或暗挖均會對地層產生擾動作用，進而引起地層產生不密實及空洞，即使采用目前先進的(包括同步壁后注漿在內)密閉盾構技術，也不能完全消除地鐵施工對地層的影響。盾構法施工造成地表沉降或塌陷的主要原因是施工中產生的地層損失引起的地層移動，形成空洞及不密實，造成地面不均勻沉降或塌陷。

目前對地鐵空洞及不密實的探測主要以工程鉆探和地球物理探測為主。針對隧道的特殊地層條件，通常是綜合應用多種物探手段來探測，常見的方法有：探地雷達法、電法探測法、跨孔(透射波)層析成像法等。探地雷達法及電法探測法都會受到金屬的嚴重干擾，對于地下管線密布的地鐵施工，其探測效果并不理想；跨孔層析成像法是較為成熟的技術手段，其分辨率高、可靠性好、圖像直觀、但需要借助鉆探孔才能開展，因此施工耗時且成本較高。然而，在城市地鐵管片襯砌支護形式的施工環境中，對管片上覆地層的不密實及空洞探測，開發一種能有效避免地下各種金屬的干擾，且相比于跨孔層析成像法，能減少施工成本及耗時，且能實現探測目的的方法具有重要的意義。本發明將反射縱波技術、層析成像技術與地鐵施工環境相結合，提出了一種用于隧道上覆地層空洞及不密實探測的反射地震縱波層析成像技術，通過信號接收和目標成像，達到對隧道上覆地層空洞及不密實探測的目的。

發明內容

為了克服現有技術中的上述不足，本發明提供一種結構簡單、設計巧妙、測試便捷的用于隧道上覆地層空洞及不密實探測的反射縱波層析成像方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于探測隧道上覆地層空洞及不密實的方法，包括如下步驟：

(S1)在已開挖且已完成襯砌的隧道地表中心線位置，沿縱軸線方向布置一組地震檢波器，并采用激發震源逐一進行地震波數據采集與記錄；

(S2)對記錄的地震波數據通過有效信號提取和反射縱波初至時間拾取，從而進行整理，以獲取反射縱波走時數據；

(S3)結合隧道襯砌埋深及已有地質資料所反映的地下地層速度區間，設定初始反演速度模型，對拾取的反射縱波走時進行反演層析成像，獲取地層地震縱波速度剖面；

(S4)通過對所獲取的地層地震縱波速度剖面進行分析，達到對隧道上覆地層空洞及不密實區的探測。

進一步地，所述步驟(S3)中實現反演層析成像的具體步驟為：

(S31)對記錄的地震波進行濾波、反褶積處理，同時提高信噪比；

(S32)基于已知埋深深度的隧道襯砌的位置，識別來自于該隧道襯砌的反射縱波，并進行走時提取；