淺析地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)在斷層勘測(cè)中的應(yīng)用

XXX項(xiàng)目淺析地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)在斷層勘測(cè)中的應(yīng)用指導(dǎo)老師:組長(zhǎng)：組員：目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 -4-\o"CurrentDocument"關(guān)鍵詞：地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)優(yōu)越性斷層勘察隱伏斷層 -4-\o"CurrentDocument"第一部分前言 -5-一、物探技術(shù)的含義 .-.5 -\o"CurrentDocument"二、斷層的定義及其危害性 -.5 -\o"CurrentDocument"三、探測(cè)隱伏斷層的意義 -.6 -\o"CurrentDocument"四、城市勘探中對(duì)探明隱伏斷層的要求 .-6 -\o"CurrentDocument"第二部分地微動(dòng)探測(cè)技術(shù) -8-\o"CurrentDocument"一、地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)介紹 -.8 -\o"CurrentDocument"（一）微動(dòng)探測(cè)方法的由來(lái) -.8 -\o"CurrentDocument"（二）微動(dòng)探測(cè)工作原理和方法技術(shù) -9 -\o"CurrentDocument"二、地微動(dòng)探測(cè)方法的優(yōu)越性 ..12 -\o"CurrentDocument"三、地微動(dòng)探測(cè)方法應(yīng)用案例 ..13 -（一）地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)測(cè)深劃分巖性層：以地?zé)峋贿x址為例...-13-\o"CurrentDocument"（二）地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)在城市軌道交通勘探工作中的應(yīng)用 -13-\o"CurrentDocument"（三）地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)在水庫(kù)大壩隱患探測(cè)中的應(yīng)用 -13-\o"CurrentDocument"（四）地微動(dòng)探測(cè)手段在斷層勘測(cè)中的應(yīng)用 -14-\o"CurrentDocument"四、地微動(dòng)探測(cè)方法的局限性和今后改進(jìn)方向 -14-\o"CurrentDocument"第三部分地微動(dòng)探測(cè)手段在斷層勘測(cè)中的應(yīng)用 -16-\o"CurrentDocument"一、微動(dòng)探測(cè)法在斷層勘察中的應(yīng)用一一以貴陽(yáng)地鐵2號(hào)線建設(shè)為例.-16 -（一）工程概述 .-.16 -\o"CurrentDocument"（二）物探方法選擇及測(cè)線布置 .-.16 -\o"CurrentDocument"（二）微動(dòng)探測(cè)結(jié)果和鉆探驗(yàn)證結(jié)果分析 -17 -（三）微動(dòng)探測(cè)結(jié)果 -.18 -（四）鉆探驗(yàn)證結(jié)果 -.20 -（五）總結(jié) -.22 -\o"CurrentDocument"二、二維微動(dòng)剖面探測(cè)隱伏斷裂——以河南某煤礦采區(qū)為例 -23 --2-結(jié)束語(yǔ) -24-參考文獻(xiàn) -25-摘要_LrL微動(dòng)探測(cè)技術(shù)是在傳統(tǒng)微動(dòng)測(cè)深的基礎(chǔ)上研究發(fā)展的一種探測(cè)新技術(shù)。該技術(shù)是地利用拾震器在地表接收各個(gè)方向的來(lái)波，通過空間自相關(guān)法提取瑞利波頻散曲線,經(jīng)反演獲取S波速的地球物理探測(cè)方法。該項(xiàng)技術(shù)不受電磁及噪聲干擾影響，探測(cè)深度大，雖然當(dāng)前仍存在一定的局限，但其顯示的優(yōu)越性表明該技術(shù)是一種很有前景的新技術(shù)。近些年，此項(xiàng)技術(shù)逐步應(yīng)用于國(guó)內(nèi)城市活斷層調(diào)查、工程地基勘察和場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)等多個(gè)勘探領(lǐng)域。本文將淺析微動(dòng)探測(cè)法在斷層勘察中的應(yīng)用，分析該技術(shù)在城市強(qiáng)干擾地區(qū)探測(cè)地下隱伏斷層的適用性，為類似地區(qū)開展物探工作、選擇物探方法提供參考o(jì)關(guān)鍵詞：地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)優(yōu)越性斷層勘察隱伏斷層第一部分前言第一部分前言一、物探技術(shù)的含義物探一一地球物理勘探的簡(jiǎn)稱，它之所以能夠解決或查明有關(guān)地質(zhì)和工程問題，是因?yàn)樗綔y(cè)的地質(zhì)對(duì)象與周圍介質(zhì)問存在某種物性差異。而這種物性差異可影響被尋找地質(zhì)體周圍某種天然或人工物理場(chǎng)的分布特征。物探技術(shù)就是利用先進(jìn)的物探儀器來(lái)攝取這些物理場(chǎng)的分布并與均質(zhì)條件下的物理場(chǎng)相比較，找出差異的部分來(lái)研究與勘探對(duì)象之間的關(guān)系，達(dá)到解決地質(zhì)問題或工程問題的目的。二、斷層的定義及其危害性走港西片斷層是地殼，表層中巖層順破裂面面發(fā)生明顯位移的構(gòu)造。巖石發(fā)生相對(duì)位移的破裂面，被稱為斷層。斷層面之上的一側(cè)稱為上盤。之下的一側(cè)稱為下盤。上盤相對(duì)是下滑，錯(cuò)動(dòng)的稱為正斷層。多是由于受拉張?jiān)斐?。上盤相對(duì)是上沖錯(cuò)動(dòng)的稱為逆斷層或逆沖斷層。多是由于受擠壓造成。兩盤沿?cái)鄬幼呦虺氏鄬?duì)水平錯(cuò)動(dòng)的稱為平移斷層或走滑斷層。走港西片斷層有各種不同的尺度，從較小的破裂，到上千公里的板塊邊界的斷裂帶。小斷層在地表的出露近似為一條線，很多大斷層則常是包括多條斷層集合的寬闊的地帶。斷層存在的深度不同，較小的斷層一般存在于地殼表部，巨大的斷層一般可達(dá)到地殼的脆韌性轉(zhuǎn)換帶。因此斷層一般在中上地殼最為明顯。大多數(shù)的地震也是發(fā)生在二三十千米以上這一深度的范圍。深部的斷層，有的直接出露地表。有些則是隱伏的，他們?cè)谏畈康奈恢煤脱由烨闆r要靠地球物理等方法間接測(cè)定。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史過程中，地球表面層形成過不計(jì)其數(shù)的大大小小的斷層。他們形成與活動(dòng)的時(shí)代新老不同。許多斷層經(jīng)過強(qiáng)烈滑動(dòng)位移之后，早已停止了活動(dòng)。成為已愈合的死斷層。這類斷層一般不再具備引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)。對(duì)研究現(xiàn)代斷層引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性來(lái)說。更關(guān)心現(xiàn)代仍在活動(dòng)著的斷層。即活斷層。從地質(zhì)學(xué)角度看，一條斷層如果在現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的背景下，或者說是在現(xiàn)代構(gòu)造環(huán)境下曾是活動(dòng)的，它就可被視為活動(dòng)斷層。工程意義上的活斷層是指自晚更新世（12萬(wàn)年前左右）以來(lái)的活斷層。這些活斷層在我國(guó)大陸內(nèi)廣泛分布，尤其是在中國(guó)的西部地區(qū)，活斷層規(guī)模大，活動(dòng)性強(qiáng)，造成了嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，大斷層常常構(gòu)成區(qū)域地質(zhì)格架，控制區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)的演化，而小斷層由于數(shù)量多，分布廣，隱蔽性強(qiáng)，其破壞性更不容忽視，分布于城市地下的斷層多屬于這一類型，因此對(duì)城市地表建筑和地下生命線構(gòu)成嚴(yán)重威脅。三、探測(cè)隱伏斷層的意義活斷層是地殼中最重要的構(gòu)造，也是引發(fā)地震、地裂縫，地表沉陷、坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的罪魁禍?zhǔn)?。城市建筑物密集、人口密度大、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)本身存在著嚴(yán)重的脆弱性，因此斷層的存在嚴(yán)重威脅著城市和人類的安全。面對(duì)活斷層引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，人們通過對(duì)不良地質(zhì)的調(diào)查，圈定潛在的災(zāi)害區(qū)，從而制定相應(yīng)的防災(zāi)措施。對(duì)活斷層的探測(cè)與識(shí)別中最困難的則是對(duì)隱伏斷層的勘測(cè)， 他們?cè)谏畈康奈恢煤脱由烨闆r只能靠地球物理等方法間接測(cè)定。因此開展隱伏斷層的探測(cè)，對(duì)城市建筑和人類的安全保障至關(guān)重要。四、城市勘探中對(duì)探明隱伏斷層的要求在地震安全性評(píng)價(jià)和工程場(chǎng)地勘探中，探明隱伏斷層是一項(xiàng)必做的工作；而探明隱伏斷層的方法選擇要因地制宜，經(jīng)濟(jì)科學(xué)。在場(chǎng)區(qū)內(nèi)選取普查活斷層的有效物探方法，不僅要考慮巖石的物性、斷層構(gòu)造面的形態(tài)特征及其引起的物性差異，而且還要考慮場(chǎng)區(qū)環(huán)境對(duì)物理、化學(xué)探測(cè)方法的干擾和限制。目前常規(guī)物探探測(cè)方法主要有：高密度電阻率法、直流電測(cè)深法、地震波法和地質(zhì)雷達(dá)。對(duì)于城區(qū)的地質(zhì)勘探，由于這些方法受城市復(fù)雜的環(huán)境條件制約，探測(cè)效果不甚理想。高密度電阻率法和直流電測(cè)深法受硬化路面制約，無(wú)法滿足電極接地條件；地震波法受到城區(qū)的交通、行人、機(jī)械振動(dòng)和高壓輸電線干擾，基本無(wú)法采集有效信號(hào)；地質(zhì)雷達(dá)法分辨率較高，但有效勘探深度一般小于5m,無(wú)法滿足軌道交通的探測(cè)深度要求，且在城市主城區(qū)勘探時(shí)受到地下管線、管網(wǎng)，以及測(cè)線附近建筑物干擾，雷達(dá)資料判釋時(shí)常常具有多解性。微動(dòng)探測(cè)法則適用于地面障礙物覆蓋區(qū)（城區(qū)）的構(gòu)造勘探，且不受電磁干擾、場(chǎng)地噪音及高低速夾層、低阻高導(dǎo)層屏蔽作用的影響，對(duì)深部地層的分辨能力強(qiáng)，對(duì)斷層破碎帶（裂隙發(fā)育）、采空區(qū)（空洞）、花崗巖孤石等探測(cè)效果好。第二部分地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)一、地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)介紹（一）微動(dòng)探測(cè)方法的由來(lái)地球表面無(wú)論何時(shí)何地都存在一種天然的微弱震動(dòng)，被稱為“微動(dòng)” 。這是一種在時(shí)間、空間域內(nèi)都極不規(guī)則的震動(dòng)現(xiàn)象，既由諸如氣壓、風(fēng)速、海浪、潮汐變化等自然現(xiàn)象產(chǎn)生，也源自車輛行駛、機(jī)器運(yùn)行以及人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)活動(dòng)等。根據(jù)波動(dòng)理論，微動(dòng)信號(hào)中既包含體波也包含面波，但大多數(shù)情況下微動(dòng)的震源在地表或海底，故微動(dòng)信號(hào)中的面波成分相對(duì)于體波占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。微動(dòng)探測(cè)方法（TheMicrotremorSurveyMethod,簡(jiǎn)稱MSM）是從圓形臺(tái)陣采集的地面微動(dòng)信號(hào)中通過空間自相關(guān)法提取出面波（瑞利波）頻散曲線，經(jīng)反演獲取臺(tái)陣下方S波速的地球物理探測(cè)方法。這一方法在國(guó)外、特別是在日本已廣泛應(yīng)用于盆地結(jié)構(gòu)調(diào)查、工程地質(zhì)勘察、場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)等多個(gè)領(lǐng)域。徐佩芬等近年來(lái)在傳統(tǒng)微動(dòng)測(cè)深的基礎(chǔ)上研究發(fā)展了微動(dòng)剖面探測(cè)技術(shù)，并率先應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)勘探領(lǐng)域，在地?zé)嵴{(diào)查、煤礦采區(qū)構(gòu)造及采空區(qū)探測(cè)、城市地質(zhì)調(diào)查、活斷層探測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域取得實(shí)用性成果，是對(duì)傳統(tǒng)微動(dòng)探測(cè)方法的繼承與創(chuàng)新。（二）微動(dòng)探測(cè)工作原理和方法技術(shù).工作原理微動(dòng)測(cè)深的物理前提是基于不同時(shí)代沉積地層之間存在的波速差異。地層波速與巖石密度和彈性有關(guān)，新生界、中生界、古生界到中上元古界地層的波速差異較為明顯，形成了由低到高可以識(shí)別物性界面（從幾百 m/s至幾千m/s）。這種方法利用的是地球表面無(wú)時(shí)不在的地面微小“震動(dòng)”作為觀測(cè)對(duì)象，它的振幅很?。ㄎ⒚琢考?jí)）。微動(dòng)是一種由體波（P波和S波）和面波（瑞利波和拉夫波）組成的復(fù)雜振動(dòng)，并且面波的能量占總能量的70%以上。盡管微動(dòng)信號(hào)的振幅和形態(tài)隨時(shí)空變化，但在一定時(shí)空范圍內(nèi)具有統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性，可用時(shí)間和空間上的平穩(wěn)隨機(jī)過程描述。微動(dòng)探測(cè)方法就是以平穩(wěn)隨機(jī)過程理論為依據(jù)，從微動(dòng)信號(hào)中提取面波（瑞利波）頻散曲線，通過對(duì)頻散曲線反演獲得地下介質(zhì)的橫波速度結(jié)構(gòu)。.工作方法一般用頻率一空間自相關(guān)（SAQ）法和頻率一波數(shù)（F—K）法來(lái)獲取和處理分析面波。：2.1空間自相關(guān)法（1）野外工作方法空間自相關(guān)法是利用特殊陣形（如圓陣、棱形陣等）接收天然場(chǎng)源的面波，總的原則需滿足一臺(tái)拾震器位于圓心，其它各拾震器布設(shè)在半徑為r的圓周上，這樣以便接收各個(gè)方向的來(lái)波，拾震器越多，勘探的精度越高，所以在實(shí)施過程中應(yīng)盡量多布設(shè)拾震器。（2）數(shù)據(jù)處理方法空間自相關(guān)法主要是在時(shí)間域進(jìn)行面波提取的一種比較簡(jiǎn)便，實(shí)用方法。對(duì)于野外所接收的數(shù)據(jù)首先在時(shí)間域進(jìn)行窄帶濾波處理，求出不同頻率的空間自相關(guān)系 p,此空問自相關(guān)系數(shù)實(shí)際是面波頻率成份f及空間坐標(biāo)的函數(shù)，也就說，它不但與頻率有關(guān)，還與拾震器的位置有關(guān)。從形態(tài)上看，實(shí)測(cè)空間自相關(guān)曲線應(yīng)是近似于零階貝塞爾函數(shù)曲線，通過它來(lái)求取“效正值”，再加入空間坐標(biāo)參數(shù)就可以提取各個(gè)頻點(diǎn)的相速度，據(jù)以畫出相速度一頻散曲線，進(jìn)而進(jìn)行地質(zhì)分層。計(jì)算：功率譜&空間日相美西物pj￡ij)(i-1.5)SPAC張得用速設(shè)預(yù)鼓曲線觀測(cè)臺(tái)陣反演號(hào)波速度整構(gòu)擬合我未爾隨效.求徐5計(jì)算相速度a=平計(jì)算：功率譜&空間日相美西物pj￡ij)(i-1.5)SPAC張得用速設(shè)預(yù)鼓曲線觀測(cè)臺(tái)陣反演號(hào)波速度整構(gòu)擬合我未爾隨效.求徐5計(jì)算相速度a=平SPAC法反演S波速度結(jié)構(gòu)流程圖2頻率—波數(shù)法(1)野外工作方法頻率一波數(shù)法可以采取隨機(jī)布陣的方式，對(duì)工作場(chǎng)地要求不高，基本上可以做到布陣的隨意性，但它應(yīng)滿足各個(gè)拾震器盡量呈平面展布，以滿足可以接收到各個(gè)方向的來(lái)波條件。在實(shí)際勘探過程中，也可采用規(guī)則布陣，通常以一個(gè)拾振器為中心，其它測(cè)點(diǎn)在周圍形成若干個(gè)邊長(zhǎng)不等的正三角形，這樣在處理分析資料時(shí)既可也使用頻率一波數(shù)法，也可使用空間自相關(guān)法提取面波。(2)數(shù)據(jù)處理方法頻率一波數(shù)方法是在頻率域進(jìn)行面波提取的一種方法，首先對(duì)野外所采集的數(shù)據(jù)，通過付氏變換對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波，以便去除各種干擾信號(hào)，再通過最大似然法等方法求取各個(gè)頻率成份的功率譜的分布圖，此功率譜只是與空間坐標(biāo)的單值函數(shù)，所以-10-

可以比較方便地求出相速度一頻散曲線，進(jìn)行地質(zhì)分層頻率一波數(shù)法比空間自相關(guān)的野外布陣更加靈活，并可有意地避開干擾源(如鍋爐房、車輛較多的主干道)，從而間接地提高了抗干擾能力。缺點(diǎn)是頻率一波數(shù)法野外所需的拾震器的數(shù)量比空間自相關(guān)法要求的多，數(shù)據(jù)處理的工作量也相應(yīng)增加。3觀測(cè)形式微動(dòng)探測(cè)通常有3種形式：(1)單點(diǎn)勘查形式觀測(cè)臺(tái)陣是單點(diǎn)勘探的最大特點(diǎn)，方陣的組成是兩個(gè)大小不一的的同心圓，同心圓中內(nèi)接正三角形。將多個(gè)微動(dòng)觀測(cè)儀分別設(shè)置在兩個(gè)圓的心與圓周上的內(nèi)接正三角形的頂點(diǎn)處。單點(diǎn)勘查觀測(cè)方式最大的特點(diǎn)是勘查深度與臺(tái)陣的大小是成正比關(guān)系的。如果勘查要求的深度大，可以增加同心圓,使觀測(cè)臺(tái)陣的觀測(cè)點(diǎn)增多。(2)測(cè)線勘查形式當(dāng)需要進(jìn)行大面積的勘查時(shí)，單點(diǎn)勘查就不能滿足要求。因此，為獲得S波速度剖面成果圖，可以根據(jù)要求采用測(cè)線(剖面)觀測(cè)系統(tǒng)。具體方法是在測(cè)區(qū)內(nèi)，根據(jù)一定的間距來(lái)設(shè)置測(cè)線，達(dá)到實(shí)現(xiàn)二維微動(dòng)測(cè)深勘探的目的，同時(shí)能夠反演測(cè)區(qū)三維S波速度結(jié)構(gòu)。如果這種方式的勘查能夠結(jié)合鉆孔或者其他相關(guān)的一些地質(zhì)資料，有利于利用速度異常區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)解釋。(3)平面探查形式平面探查用于精細(xì)的勘探。當(dāng)儀器數(shù)量較多時(shí)，采用平面觀測(cè)，同時(shí)反演測(cè)區(qū)三維S波速度體，達(dá)到圈出速度異常體或者面的目的。2.4觀測(cè)系統(tǒng)-11-

觀測(cè)系由多個(gè)垂直擺（寬頻帶拾震器）、多通道直流放大器和數(shù)字記錄儀組成。垂直擺的固有周期大于5秒，靈敏度大于500mv/cm/s,相位一致性良好；直流放大器的增益為固定增益低噪聲放大器，增益范圍20?80db,內(nèi)部噪聲小于10uv,無(wú)明顯-20位，采樣間隔20?200ms,零漂；A/D-20位，采樣間隔20?200ms,拾笈儀周期延遲電路記泉儀 時(shí)間校正GPS+低通濾波器GPS時(shí)專中數(shù)字記錄儀

（24拾笈儀周期延遲電路記泉儀 時(shí)間校正GPS+低通濾波器GPS時(shí)專中數(shù)字記錄儀

（24位）獨(dú)立.式微動(dòng)觀測(cè)方式示意圖觀測(cè)儀器5方法的探測(cè)能力及分辨率利用自然界中1秒?3秒周期的微動(dòng)信號(hào)，可以大致獲取100?6000m波長(zhǎng)的面波信號(hào)，探測(cè)深度可達(dá)3000m。分辨率主要由受目的層與上、下地層速度差及層厚的影響。二、地微動(dòng)探測(cè)方法的優(yōu)越性.技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于利用天然場(chǎng)源、不需要笨重的人工能源的環(huán)境友好特點(diǎn)。.儀器設(shè)備輕便，野外施工便捷，測(cè)點(diǎn)布設(shè)比較靈活。.不受電磁及噪聲干擾影響，探測(cè)深度大，效果好。特別適用于人口密集、交通繁忙、振動(dòng)和電磁干擾嚴(yán)重的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)。.由于其利用面波，不受高、低速夾層和低阻高導(dǎo)層屏蔽作用影響，在諸如厚第四系松散沉積層地區(qū)、有海水浸入層的沿海地區(qū)仍能取得較好探測(cè)效果。-12-三、地微動(dòng)探測(cè)方法應(yīng)用案例（一）地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)測(cè)深劃分巖性層：以地?zé)峋贿x址為例利用物探方法圈定含水破碎帶和熱儲(chǔ)水層的區(qū)域分布，是地?zé)峥辈榈挠行侄?。地層巖性差異是微動(dòng)測(cè)深法劃分巖性層的物理前提。巖面、不同時(shí)代地層分界面等地質(zhì)界面巖性差異大，從而也是良好的速度分界面，采用微動(dòng)測(cè)深法可有效確定其深度，誤差基本可控制在10%以內(nèi)。采用微動(dòng)勘探技術(shù)，取得了某地塊地?zé)峥辈橐昐波速度剖面，其中低速異常表征的破碎帶判定為熱儲(chǔ)含水構(gòu)造。結(jié)果表明，微動(dòng)勘探方法對(duì)深部低速層的分辨能力較高，對(duì)破碎帶等低速異常體探測(cè)效果良好，能有效圈定含水破碎帶區(qū)域，有助于提高地?zé)峥辈榫?，可為地?zé)峋贿x址提供重要依據(jù)?；@一方法已成為基巖面探測(cè)、盆地結(jié)構(gòu)調(diào)查、地?zé)峋贿x址的重要技術(shù)手段，更因其野外數(shù)據(jù)采集靈活便捷和成本低的特點(diǎn)，受到應(yīng)用單位青睞。（二）地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)在城市軌道交通勘探工作中的應(yīng)用微動(dòng)探測(cè)在城市軌道交通勘探工作中的應(yīng)用主要為：地下空洞探測(cè)、活動(dòng)斷裂探測(cè)、覆蓋層厚度及基巖面形態(tài)探測(cè)、“孤石”探測(cè)、溶洞探測(cè)、地層剪切波速測(cè)試等幾個(gè)方面，其中覆蓋層厚度及基巖面形態(tài)探測(cè)能直觀顯示巖性的縱、橫向變化，除提供工程基巖面的埋深及起伏形態(tài)信息外，還可給出巖土層風(fēng)化程度的判斷信息。微動(dòng)探測(cè)不受場(chǎng)地條件限制，可在交通繁忙、建筑物密集、鉆探難于實(shí)施的鬧市區(qū)或地質(zhì)信息盲區(qū)進(jìn)行有效探測(cè)，特別適合于城市復(fù)雜場(chǎng)地環(huán)境和電磁環(huán)境的地質(zhì)體探測(cè)，微動(dòng)探測(cè)方法的小半徑臺(tái)陣一般能達(dá)到30?50m的探測(cè)深度，能很好地滿足城市軌道交通工程的探測(cè)深度要求，是一種無(wú)損、經(jīng)濟(jì)、高效的地球物理探測(cè)手段，有著廣闊良好的發(fā)展前景，是城市地鐵探測(cè)的首選方法，也是最佳方法。（三）地微動(dòng)探測(cè)技術(shù)在水庫(kù)大壩隱患探測(cè)中的應(yīng)用水庫(kù)大壩是重要的擋水建筑物，大致可分為混凝土壩和土石壩，其中土石壩主要依靠壩體自重維持穩(wěn)定，并在防滲體的防護(hù)下減少滲透水量。研究和實(shí)踐表明，水庫(kù)大壩的隱患類型多種多樣，如防滲體不滿足規(guī)范要求或施工-13-質(zhì)量問題造成防滲體滲水，壩下涵管管壁與壩體接觸部位由于設(shè)計(jì)或施工等原因發(fā)生接觸沖刷，漿砌石壩砌體不密實(shí)，上游防滲面板混凝土裂縫、止水破壞等，或者是壩體處于巖溶發(fā)育區(qū)等，這些隱患的物性差異不盡相同，單獨(dú)采用一種物探方法進(jìn)行探測(cè)，都可能會(huì)造成誤診或者漏診，因此對(duì)于水庫(kù)大壩的隱患探測(cè)，需要采用多種地球物理方法進(jìn)行綜合的數(shù)據(jù)分析和解釋。微動(dòng)探測(cè)可用于探測(cè)目標(biāo)區(qū)域的地下空洞、活動(dòng)斷裂、覆蓋層厚度、基巖面形態(tài)以及溶洞等。微動(dòng)勘探技術(shù)是一種簡(jiǎn)便、快捷、對(duì)觀測(cè)環(huán)境無(wú)特殊要求同時(shí)又不破壞環(huán)境的地球物理勘探方法，能夠?qū)Σ‰U(xiǎn)水庫(kù)大壩的隱患進(jìn)行及時(shí)和有效的探測(cè)，并對(duì)堤壩隱患治理提供精確指導(dǎo)。例，運(yùn)用微動(dòng)勘探技術(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行探測(cè)壩體或壩基中存在滲流的部位通常含水量較大，滲流流經(jīng)部位通常是不良地質(zhì)體或工程隱蔽缺陷導(dǎo)致的，而不良地質(zhì)體和工程隱蔽缺陷與周圍介質(zhì)存在明顯的波阻抗差異。 這種差異是地球物理勘探與檢測(cè)的必要物理前提，針對(duì)這種物性差異采用微動(dòng)法進(jìn)行探測(cè)，再通過綜合對(duì)比分析，可對(duì)大壩隱患分布特征進(jìn)行解釋、判定。（四）地微動(dòng)探測(cè)手段在斷層勘測(cè)中的應(yīng)用微動(dòng)探測(cè)法則適用于地面障礙物覆蓋區(qū)（城區(qū)）的構(gòu)造勘探，且不受電磁干擾、場(chǎng)地噪音及高低速夾層、低阻高導(dǎo)層屏蔽作用的影響，對(duì)深部地層的分辨能力強(qiáng)，對(duì)斷層破碎帶（裂隙發(fā)育）、采空區(qū)（空洞）、花崗巖孤石等探測(cè)效果好。詳見第三部分四、地微動(dòng)探測(cè)方法的局限性和今后改進(jìn)方向1、物探測(cè)量都是一種體積勘探，即在水平方向有一個(gè)影響半徑（范圍）。某一點(diǎn)的大地面波探測(cè)結(jié)果其實(shí)是代表了直徑約一公里圓內(nèi)范圍的平均物性結(jié)果，并不是圓內(nèi)某個(gè)點(diǎn)的局部地質(zhì)信息。理論上認(rèn)為在這個(gè)圓的范圍內(nèi)，地下各個(gè)速度界面均近似于水平（一維），反演計(jì)算公式都是在這種假設(shè)的前提下推導(dǎo)出來(lái)的，只有符合條件，計(jì)算結(jié)果才相對(duì)準(zhǔn)確。而在自然界中，各時(shí)代地層由于構(gòu)造（如褶皺、斷裂）較為復(fù)雜，常常不能滿足這個(gè)（一維）假設(shè)，人們事先又不能發(fā)現(xiàn)，所以物探的推斷解釋結(jié)果也是有出入的。2、觀測(cè)系統(tǒng)有待改進(jìn)。現(xiàn)在的觀測(cè)系統(tǒng)是用多條導(dǎo)線使各拾震器和記錄儀相連接，這樣不但布線麻煩，導(dǎo)線容易受損，而且又是一種干擾。3、數(shù)據(jù)處理方法有待改進(jìn)。如采用自回歸模型（AR模型）和遺傳算法等。-14-4、人類活動(dòng)范圍越來(lái)越大，高壓線、電纜、各類管道、地下建筑等分布廣泛，采用電磁及地震類等物探手段時(shí)往往受到嚴(yán)重干擾，難以取得令人滿意的效果，微動(dòng)探測(cè)方法則不受電磁等干擾影響，而且探測(cè)深度大，雖然目前還有一定的局限性，但仍是一種很有前景的新技術(shù)。-15-

第三部分地微動(dòng)探測(cè)手段在斷層勘測(cè)中的應(yīng)用一、微動(dòng)探測(cè)法在斷層勘察中的應(yīng)用一一以貴陽(yáng)地鐵2號(hào)線建設(shè)為例（一）工程概述貴陽(yáng)地鐵2號(hào)線2標(biāo)段位于貴陽(yáng)市老城區(qū)一帶，沿延安路、寶山路鋪設(shè)，線路全長(zhǎng)7.6km,均為地下線。延安路站一陽(yáng)明祠站區(qū)間全長(zhǎng)1.2km,隧道直徑7.2m,軌面埋深24.0?27.0m,采用礦山法施工。根據(jù)區(qū)域資料，軌道交通2號(hào)線自西向東發(fā)育照壁山斷層、六神關(guān)斷層、陽(yáng)明祠斷層、陽(yáng)明祠#1,#2斷層、東山斷層、水口寺斷層、南明河斷層，斷層以NE、NNE走向?yàn)橹?。本次研究的延安路站一?yáng)明祠站區(qū)間發(fā)育照壁山斷層、六神關(guān)斷層、陽(yáng)明祠斷層、陽(yáng)明祠#1,#2斷層，貴陽(yáng)地鐵2號(hào)線2標(biāo)段地質(zhì)構(gòu)造示意，見圖。研究區(qū)地貌屬喀斯特地貌，地面高程1060.0?1085.0m,第四系覆蓋層為可塑至硬塑狀紅黏土，下部基巖以安順組（T1a）白云巖、大冶組灰?guī)r為主，局部為泥質(zhì)白云巖，構(gòu)造發(fā)育地段分布有斷層角礫巖。（二）物探方法選擇及測(cè)線布置.物探方法選擇勘察2標(biāo)地處貴陽(yáng)市老城區(qū)，為貴陽(yáng)市商業(yè)、經(jīng)濟(jì)、文化產(chǎn)業(yè)集中區(qū)。城區(qū)面積較小、街道較狹窄、車流量大、交通十分擁堵，高層建筑、房屋商鋪、地下通道、人行天橋等建（構(gòu)）筑物眾多，地下管線密集、震動(dòng)噪聲、雜散電流、電磁波干擾大。采用常規(guī)的物探方法在區(qū)內(nèi)工作時(shí)受干擾因素較多，探測(cè)效果不佳，考慮到微動(dòng)探測(cè)法較常規(guī)物探方法較強(qiáng)的抗干擾能力，本次在軌道交通 2號(hào)線工程中引入了該項(xiàng)技-16-術(shù)，探索其在貴陽(yáng)地區(qū)地鐵勘察中的適用性。.測(cè)線布置方案針對(duì)延安路站至陽(yáng)明祠站區(qū)間發(fā)育的六神關(guān)斷層、陽(yáng)明祠 #1斷層及陽(yáng)明祠斷層，在該地段共布設(shè)了2條微動(dòng)測(cè)線剖面；六神關(guān)斷層地段布置了F測(cè)線，陽(yáng)明祠#1及陽(yáng)明祠斷層地段布置了E測(cè)線，兩條測(cè)線總長(zhǎng)約561.6m,測(cè)點(diǎn)間距平均約10.4m,共56個(gè)測(cè)點(diǎn)。（二）微動(dòng)探測(cè)結(jié)果和鉆探驗(yàn)證結(jié)果分析根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和本次微動(dòng)探測(cè)數(shù)據(jù)分析，對(duì)地下巖土體特征Vx判定標(biāo)準(zhǔn)，見表1。從表1可以看出：區(qū)內(nèi)Vx<350m/s的巖層，解釋為覆蓋層。Vx為450?600m/s,以條帶狀、連續(xù)向下貫通延伸且等值線呈高梯度變化的低速異常區(qū)，解釋為斷層破碎帶。Vx>600m/s,可以認(rèn)為是基巖巖體。但受可溶巖巖溶發(fā)育程度影響，局部存在低速異常區(qū)，又可分別劃為V,IV,III三類，分別對(duì)應(yīng)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育或富水巖體、巖溶中等發(fā)育或含水巖體、巖溶弱發(fā)育巖體表1地下巖土體特征匕值判定標(biāo)準(zhǔn)地層巖性速度異常區(qū)分類埋深范圍匕范圍值/（門】?￡T）雜填土-黏土0?12m<350基巖風(fēng)化層VW20rli300?550斷層破碎帶基巖風(fēng)化層之下450-600巖溶強(qiáng)烈發(fā)育V基巖風(fēng)化層之下600~650巖溶中等發(fā)育[V基巖風(fēng)化層之下650?700巖溶弱發(fā)育HJ基巖風(fēng)化層之下7007850較完整巖體基巖風(fēng)化層之下>85()-17-

（三）微動(dòng)探測(cè)結(jié)果F測(cè)線微動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置，見圖1圖1:F測(cè)線微動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置示意F測(cè)線布設(shè)于YDK33+720.288?+939.463問，全長(zhǎng)208.0m,共有21個(gè)探測(cè)點(diǎn)，探測(cè)結(jié)果，見圖2。測(cè)點(diǎn)儂號(hào)FD門口箱藕F10F12F14H6F18F20F2IKIKO10755HI65?WHJ55費(fèi)1(1/1025圖2:F測(cè)線微動(dòng)探測(cè)結(jié)果從圖1、圖2分析得出：F測(cè)線地表下約9.0?11.0m范圍內(nèi)巖土體Vx總體小于340m/so在F12?F13之下發(fā)育顯著低速異常，寬約20.0m,低速帶內(nèi)物質(zhì)視向速度Vx=420?540m/so低速帶左側(cè)F11?F12及低速帶右側(cè)F14?F16測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)巖體視向速度Vx=540?600m/s,對(duì)應(yīng)物探判定標(biāo)準(zhǔn)屬IV?V類異常；遠(yuǎn)離低速帶處F10測(cè)點(diǎn)及F17測(cè)點(diǎn)深部巖體視向速度Vx均大于700m/s,局部最大可達(dá)900m/s。據(jù)此推測(cè)，六神關(guān)斷層從低速帶 F12?F13測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)通過-18-

E測(cè)線微動(dòng)部分測(cè)點(diǎn)布置，見圖3。蟲嘰*i做fio空wmx --加囪卜HIE密ionn“11I&77.JJI圖3:E測(cè)線微動(dòng)部分測(cè)點(diǎn)布置示意3。蟲嘰*i做fio空wmx --加囪卜HIE密ionn“11I&77.JJI圖3:E測(cè)線微動(dòng)部分測(cè)點(diǎn)布置示意[IISOH)75-H必■cFH中H135H125測(cè)點(diǎn)編號(hào)[IISOH)75-H必■cFH中H135H125測(cè)點(diǎn)編號(hào)toY2HEfiraFIDn2H4F】hM8F20圖4:E測(cè)線微動(dòng)探測(cè)部分結(jié)果（斷層發(fā)育地段）從圖3、圖4分析得出：E7測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)低速帶寬度約11.0m,低速帶內(nèi)巖體Vx=540?600m/s,兩側(cè)巖體Vx值均大于700m/s,最大可達(dá)900m/s。E9測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)低速帶寬度約10.0m,低速帶內(nèi)巖體Vx=650?700m/s,兩側(cè)巖體Vx值均大于700m/s,最大可達(dá)900m/s。E17?E18測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)低速帶寬度約 14.0?18.0m,低速帶內(nèi)淺層巖體Vx=650?700m/s,深層巖體Vx=580?660m/s,兩側(cè)巖體Vx值均600m/s,最大可達(dá)900m/s。E17?E18測(cè)點(diǎn)下方發(fā)育顯著低速異常帶。據(jù)此推測(cè)，陽(yáng)明祠#1斷層從低速帶E9或E7測(cè)點(diǎn)附近通過，陽(yáng)明祠斷層從低速帶E17?E18測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)通過。-19-

（四）鉆探驗(yàn)證結(jié)果F測(cè)線根據(jù)物探微動(dòng)解譯結(jié)果：F測(cè)線的F12?F13和E測(cè)線的E7,E9,E17,E18測(cè)點(diǎn)，共計(jì)四處存在低速帶，疑似為斷層通過地段，針對(duì)上述幾個(gè)測(cè)點(diǎn)共布置了 15個(gè)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)進(jìn)行輔助鉆孔內(nèi)聲波、水文地質(zhì)試驗(yàn)等，綜合分析斷層的工程及水文特征。F測(cè)線的F12?F13測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)為相對(duì)低速帶，疑為斷層破碎帶，在此基礎(chǔ)上針對(duì)異常點(diǎn)范圍內(nèi)布置了5個(gè)勘探鉆孔，見圖5。⑼Ri⑼Ri阪茂則成兒LLH2J微動(dòng)濯點(diǎn)圖5:F測(cè)線鉆探驗(yàn)證鉆孔布置鉆探揭示異常點(diǎn)處物質(zhì)為斷層角礫巖，巖芯呈碎裂結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。節(jié)理極發(fā)育,多呈張開及寬張狀，寬度3.0?21.6mm,部分微張，寬度1.3?3.0mm不等，泥質(zhì)及方解石充填，傾角以16°?31°,750?90°為主，節(jié)理間距0.5?11.0mm,沿節(jié)理裂隙面可見鐵質(zhì)侵染，局部可見糜棱化現(xiàn)象，節(jié)理面斷層擦痕明顯。巖芯表面團(tuán)塊狀、網(wǎng)狀、樹枝狀方解石發(fā)育，見右圖。通過鉆探結(jié)果分析：在測(cè)點(diǎn)F12?F13附近的40—08,40—24,40-25-1三孔存在明顯的斷層破碎帶。斷層帶內(nèi)巖體完整性系數(shù)Kv=0.46?0.66,屬較破碎—較完整巖體，滲透系數(shù)K=2.47?4.69m/d,具中等透水性。飽和極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr=15.74MPa,屬較軟-20-

巖。綜合物探、鉆探等資料分析：F測(cè)線的F12?F13測(cè)點(diǎn)處發(fā)育六神觀斷層，為一正斷層，走向N500?70°W,傾向NE,傾角700?75°,與線路相交于YDK33+857.0處，交角為45°?50°。上盤為三疊系安順組白云巖，下盤為三疊系大冶組灰?guī)r，斷層帶寬度為10.0?20.0m。E測(cè)線E測(cè)線的E7,E9,E17,E18測(cè)點(diǎn)下方存在明顯的物探低速帶，推測(cè)為斷層發(fā)育地段。因此，針對(duì)這3個(gè)測(cè)點(diǎn)共布置了10個(gè)勘探孔對(duì)物探異常點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。分述如下E7,E9測(cè)點(diǎn)驗(yàn)證：E7測(cè)點(diǎn)處布置了40—38勘探點(diǎn)，見圖6。\I\Idi展卻測(cè)、(>))照片-(>))照片-(b)照片二圖6:9E測(cè)線(E7,E9)處鉆探驗(yàn)證鉆孔布置E9測(cè)點(diǎn)處布置了40—40,40—39兩孔，鉆探巖芯表現(xiàn)為巖體完整性差，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，見右圖。通過鉆探揭示，下伏基巖完整性較好，未發(fā)現(xiàn)明顯的斷層跡象，但此處第四系覆蓋層厚度與相鄰鉆孔(40—14,40—15)相比變化較大，相差達(dá)6.5?7.5m,表現(xiàn)為一豎向溶槽，綜合分析，此測(cè)點(diǎn)處斷層發(fā)育證據(jù)不充分。綜合分析認(rèn)為：陽(yáng)明祠#1斷層從E9測(cè)點(diǎn)附近通過，斷層規(guī)模較小，破碎帶寬度5.0?8.0m,走向N130?15°E,與線路相交于YDK33+250處，交角近似70。，斷層上下盤均為三疊系大冶組灰?guī)r。-21-E17?E18測(cè)點(diǎn)驗(yàn)證：E17?E18測(cè)點(diǎn)處布置了40-42勘探點(diǎn)，見圖74()414()41(a)照片一(a)照片一(h)照片二二紙二'［」\叵回曲勘測(cè)點(diǎn)圖7:E測(cè)線(E17?E18)處鉆探驗(yàn)證鉆孔布置巖芯呈碎裂結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。節(jié)理極發(fā)育，多呈張開及寬張狀，寬度1.2?3.6mm不等，泥質(zhì)及方解石充填，傾角以23°?45°,670?830為主，節(jié)理間距7.0?36.0mm,節(jié)理面斷層擦痕明顯，見右圖。通過鉆探揭示，異常點(diǎn)處物質(zhì)為斷層角礫巖，斷層帶內(nèi)巖體完整性系數(shù)Kv=0.46?0.66,屬較破碎—較完整巖體，滲透系數(shù)K=2.47?4.69m/d,具中等透水性。飽和極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr=21.0MPa,屬較軟巖。綜合物探、鉆探等資料分析：陽(yáng)明祠斷層從E測(cè)線的E17?E18測(cè)點(diǎn)附近通過，為一正斷層，走向N500?55°E,傾向SE傾角近似80°,與線路相交于YDK33+348.0處，交角近90°,斷層上盤為三疊系安順組白云巖，下盤為三疊系大冶組灰?guī)r，斷層帶寬約8.0?15.0m。(五)總結(jié)本部分根