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高精度跨孔层析成像手艺在大坝注浆实时监测中的应用

跨孔层析成像要领与原理

地动层析成像应用于最少两个孔之间。。。。。。在其中一个钻孔中以一定的点距（视勘探所需区分的目的体的巨细而定）逐点引发地动波，，，，，而在另一个钻孔中以相同的点距用传感器逐点（或各点同时）吸收统一震源点引发的地动波信号，，，，，并用仪器将地动波形信号纪录下来，，，，，从而组成跨孔地动 CT 成像引发、吸收视察系统。。。。。。

跨孔层析成像系统

跨孔地动层析成像能够提供高空间区分率的P波和S波地动波速图像，，，，，主要用来描绘地质结构，，，，，其用途包括但不限于以下领域：

探测地下岩溶、古洞、朴陋、埋设物、矿区采空区；；查明地下结构；；渗透带、水流通道和方位，，，，，圈定破碎带位置和规模；；修建物地基、铁路公路路基等不良地质体监测、水电站、核电站选址勘查；；桩基质量检测、库坝灌浆幄幕和高喷防渗板墙质量检测，，，，，水库、坝基检漏等

                  地下破碎带探测                                              喀斯特岩溶探测

一样平常的，，，，，跨孔层析成像要领主要用于静态探测，，，，，或者工程前后的比照监测，，，，，但该要领在园地条件允许的情形下，，，，，是可以在坚持较高精度的条件下，，，，，以较快的速率举行短时间距离的快速时空断面一连丈量的。。。。。。

以下面的案例来做说明

案例配景

某水电站位于四川省理县境内，，，，，枢纽工程主要由砾石土心墙堆石坝、左岸旋流竖井泄洪洞及放朴陋、右岸18.7公里长引水隧洞及地下厂房等组成。。。。。。2008年“5.12”汶川地动后，，，，，大坝河床廊道底部泛起裂痕，，，，，两岸沉降缝爆发变形并有局部渗水征象。。。。。。自2012年9月最先水库第二阶段蓄水以来，，，，，大坝变形和渗漏量等显着偏大，，，，，坝基廊道已泛起偏转和压剪破损且裂痕、渗水量仍在一连增大。。。。。。

经由对大坝综合勘探，，，，，对大坝坝体和坝基检测剖析，，，，，起源诊断为心墙局部保存渗漏通道，，，，，坝基灌浆廊道混凝土与防渗墙接触部位保存渗漏通道，，，，，廊道基础笼罩层及周边高塑性接触黏土局部保存空腔。。。。。。经由多次专家咨询谈判，，，，，确定了在大坝心墙内新建防渗墙，，，，，并与原坝基防渗墙通过搭接灌浆的方法形成防渗系统的治理计划。。。。。。

计划设计：

凭证前期物探勘探效果，，，，，以为坝体保存大宗不密实区域，，，，，需要周全灌浆加固，，，，，银娱优越会测试园地选定在左岸，，，，，妄想分两个区块举行，，，，，每个区块打3个25m孔，，，，，勾三股四玄五的直角三角形排列，，，，，其中直角极点为注浆孔，，，，，斜边端点为测试孔，，，，，测试要领为跨孔地动层析成像和孔中雷达交替举行，，，，，注浆前和注浆后后各丈量一次，，，，，注浆历程中每完成3m深度的注浆，，，，，中止注浆，，，，，各交替丈量一次。。。。。。

演示历程：

因测试园地限制，，，，，我们只举行了一对孔的丈量，，，，，震源孔测深为-25.5m，，，，，吸收孔深度为-24m，，，，，共完成9组丈量。。。。。。

其中，，，，，注浆前和注浆后为细腻丈量，，，，，每次丈量两遍，，，，，第一次吸收孔中水听器链放至孔底即-24m处，，，，，震源孔中SBS42探头从-25.5m深度每次上提0.5m至提出水面，，，，，第二次与第一次相似，，，，，但水听器链较第一次上提0.5m，，，，，这样就包管了吸收端和发射端均为0.5m区分率。。。。。。

注浆历程中为监测丈量，，，，，每完成3m注浆后中止注浆，，，，，此时举行跨孔层析成像的丈量。。。。。。吸收孔的BHC5水听器链为24道1m距离，，，，，笼罩深度为-24m至-1m，，，，，在注浆前后的丈量中，，，，，各丈量两组，，，，，震源引发序列稳固，，，，，水听器链第二次上提0.5m，，，，，使吸收端和引发短的笼罩步长均为0.5m，，，，，在注浆历程中，，，，，每次丈量一组，，，，，水听器链不动。。。。。。

                               注浆前丈量排列                                                                                             注浆后丈量排列                                                                     注浆中丈量排列（5次丈量）
                            

数据处置惩罚与效果剖析

跨孔地动层析数据流程如下图所示，，，，，本次数据处置惩罚中，，，，，所有剖面的界线条件均相同，，，，，成图规格和显示品级均统一。。。。。。

本次测试所获得7幅波速剖面如下所示，，，，，依次举行剖析：

说明：所有波速剖面呈不规则四边形，，，，，左侧为吸收测，，，，，右侧为引发侧，，，，，两侧有用规模取决于吸收有用波形的深度与震源最大提升高度。。。。。。

注浆前该波速剖面整体呈X状漫衍，，，，，左侧（吸收测）-19m至-22.5m处和右侧（引发侧）-10m至-17m保存大规模低速团块，，，，，焦点区波速规模在900m/s左右，，，，，其面积约占整个剖面的三分之一，，，，，左上角和右下角保存高速区，，，，，焦点区波速规模在1700-1800m/s左右，，，，，其余区域为低速区和高速区的过渡区。。。。。。

剖析：上述征象可能的缘故原由如下：1. 相关位置确实保存朴陋或不密实区；；2. 套管与孔壁接触不密实；；3. 两者皆有。。。。。。

注浆历程中共完成4次丈量，，，，，随着注浆事情的举行，，，，，原有波速剖面低速区规模，，，，，由左向右逐渐缩小，，，，，波速提升，，，，， 原有低速区由左向右逐渐消逝。。。。。。

剖析：浆液在左侧注入，，，，，由左向右逐渐渗透，，，，，渗入区域密度增大，，，，，波速上升，，，，，尚未渗入的不密实区规模减小，，，，，随着时间推移，，，，，已经注浆的区域浆液凝固，，，，，波速上升。。。。。。

注浆后12小时，，，，，此时速率剖面整体形态与注浆前相似，，，，，呈X状漫衍，，，，，但左侧低速区靠近消逝，，，，，右侧低速区焦点波速升高至1100m/s左右，，，，，原有高速区形态基本没变，，，，，但焦点波速降低至1500m/s左右。。。。。。

剖析：左侧浆液沉淀并凝固，，，，，右侧浆液可能有部分流失，，，，，在一定水平上也起到了填充作用，，，，，但效果不如左侧部分。。。。。。

总结与展望

1. 本次测试突破了0.5m步长跨孔层析成像的施工和数据处置惩罚要领，，，，，掌握了准实时监测灌浆的理论和计划设计。。。。。。

2. 通过对注浆前后反演速率剖面的剖析，，，，，注浆前视察区保存两块低速区，，，，，注浆后低速区面积大大减小，，，，，波速升高；；

3. 通过对注浆历程中反演速率剖面的剖析，，，，，可清晰地视察到注浆的历程，，，，，流向，，，，，效果等表征，，，，，可较好的掌握注浆进度；；

4. 跨孔地动层析成像手艺一样平常用于静态检测，，，，，本次实验证实该手段在外界条件的辅助下，，，，，确实可以抵达动态监测的效果，，，，，若是能够普遍的总结履历和纪律，，，，，可开创一种全新的注浆实时监测要领。。。。。。

使用装备：

本案例中所使用的装备为德国Geotomographie出品的IPG跨孔层析成像系统，，，，，主要由IPG5000震源供能器，，，，，SBS42孔中P波震源及BHC5水听器链组成，，，，，该系统在400m以浅规模的充水孔内实现高精度跨孔层析成像探测。。。。。。

其中，，，，，IPG5000脉冲爆发器和SBS42孔中P波震源组成的震源系统，，，，，具有1.快速丈量（每分钟10次以上）；；2.信号稳固性（重复性）；；3.清静性好；；4.可操作深度较大（400m）等特点。。。。。。而BHC5水听器链，，，，，具有精度高，，，，，频带宽，，，，，可订制参数，，，，，内置合成信号测试等特点，，，，，近年来在海内有较好的接受度。。。。。。

IPG5000脉冲爆发器                                                                                

                                                                                                       SBS42孔中P波震源         

BHC5水听器链