李 劍

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七0六隊(duì)，新疆 阿勒泰 836500）

我國近幾年加大了對(duì)礦山基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，復(fù)雜礦體勘查建設(shè)的范圍變得越來越大，但是各種復(fù)雜的地質(zhì)問題也越來越多，嵌巖樁基礎(chǔ)形式是我國巖溶地區(qū)礦山的主要形式，傳統(tǒng)的鉆探手段不僅需要較長的時(shí)間同時(shí)成本也相對(duì)較高，再加上巖溶空間存在發(fā)育不均性的特征使傳統(tǒng)的鉆探手段不能得到結(jié)果。想要對(duì)礦山基樁樁體范圍內(nèi)的地質(zhì)情況如何，對(duì)礦山基樁樁體鉆孔旁邊一定范圍內(nèi)軟弱夾層等不良地質(zhì)體的發(fā)育情況進(jìn)行了解，只有通過管波探測方法才能實(shí)現(xiàn)，且因?yàn)閼?yīng)用管波探測方法可以在判斷基樁持力層是不是完整時(shí)提供依據(jù)，也能夠?yàn)閺?fù)雜礦體勘查設(shè)計(jì)和復(fù)雜礦體勘查施工提供更可靠的依據(jù)。

1 管波探測方法與技術(shù)

1.1 管波的探測原理

管波探測方法是依靠彈性波的波動(dòng)原理進(jìn)行探測工作。管波探測通過物理彈性波進(jìn)行鉆孔的時(shí)候，可以將孔旁一定范圍內(nèi)的軟弱夾層等一系列不良地質(zhì)體探測出來。鉆孔過程中可以將鉆孔旁邊一定范圍內(nèi)的溶洞及軟弱夾層等不良地質(zhì)體探測出來，管波在傳播過程中沿著鉆孔軸在孔徑變化和孔液內(nèi)部發(fā)生反射現(xiàn)象，在管波能夠探測到的范圍之內(nèi)所有的波組變化都會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象。正是因?yàn)殂@孔旁邊存在各種類型的不良地質(zhì)體，比如溶洞和軟弱夾層等不良地質(zhì)體使鉆孔旁邊的圓柱狀空間出現(xiàn)波組抗的情況，由此可見鉆孔旁邊有沒有不良地質(zhì)體對(duì)此影響很大。在管波探測過程中規(guī)定相同的間隔操作發(fā)射儀的發(fā)射換能器和記錄儀的接收換能器放到孔液的鉆孔這個(gè)步驟，因?yàn)檫@樣才能達(dá)到所有的探測位置發(fā)射儀都發(fā)射相同主頻的脈沖信號(hào)的目的。想要達(dá)到改變探測位置的目的，只有采取移動(dòng)大氣的換能器和接收換能器的方式才能成功，在記錄同一探測的不同深度的探測點(diǎn)振動(dòng)的同時(shí)，還按照最深到淺的順序畫出時(shí)間剖面圖，以后從時(shí)間剖面圖中分析洞穴和軟弱夾層等不良地質(zhì)體的情況。

1.2 管波的特征

從管波探測的時(shí)間剖面圖中發(fā)現(xiàn)，在直達(dá)波的后面有能量非常強(qiáng)而且及其明顯的反射波組，同時(shí)存在上行反射波組和下行反射波組的情況是比較常見的，只有少數(shù)情況下才只有一種反射波，正是因?yàn)榭着缘刭|(zhì)體和管波能量載體之間的關(guān)系為水力聯(lián)系，再加上上行反射波組和下行反射波組之間管波能量消散，所以才會(huì)發(fā)生反射的現(xiàn)象。只要是具有這些特征的就能夠判斷出孔旁確實(shí)存在不良地質(zhì)體。除此之外，直達(dá)波組不僅沒有出現(xiàn)明顯向下彎曲的變化，而且還能從管波探測的時(shí)間剖面圖中看出直達(dá)波組后面沒有直線型反射波組。而且這兩點(diǎn)也可以判斷孔旁基巖到底是不是完整的。界面反射能量比較強(qiáng)且頻率較低，上反射界面和下反射界面存在能量消散的現(xiàn)象就是洞穴和溶洞的反應(yīng)形式，當(dāng)溶洞與探測孔之間的水力聯(lián)系小于孔液壓縮波速的時(shí)候，軟弱夾層的剪切波速也比孔液壓縮波速小，那么管波能量不僅會(huì)消失而且還會(huì)變成無直達(dá)管波，反射管波能量低且頻率高的情況受到溶蝕及裂縫的影響而顯示出來。從不良地質(zhì)體邊界的反射管波在時(shí)間剖面圖上表現(xiàn)為傾斜走向的反射波，不良地質(zhì)體頂?shù)椎纳疃染褪菚r(shí)間剖面圖上零時(shí)間和相軸時(shí)距軸線相交的地方。

2 管波探測方法在復(fù)雜礦體勘查中的應(yīng)用實(shí)例

2.1 管波探測方法應(yīng)用于巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)勘查

復(fù)雜礦體勘查概況：地層最下面為灰?guī)r，最上面一層為雜填圖。溶洞及溶溝槽是巖溶的主要表現(xiàn)形式。受到場地巖溶發(fā)育的影響，想要進(jìn)行管波探測就必須對(duì)先對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)勘查，保證每一個(gè)樁位的每一個(gè)樁孔都是經(jīng)過鉆探與勘查這一步的。

將管波探測結(jié)果與鉆探資料進(jìn)行結(jié)合得知，雖然沒有被鉆探揭露但是存在巖溶的鉆孔樁位就有16個(gè)，這個(gè)數(shù)量已經(jīng)超過所有經(jīng)過探測樁位的一半，而且這16個(gè)樁位中有0.6米洞高的也有2.8米洞高的樁位，算起來16個(gè)樁位的平均洞高為1.78米。

一共有53個(gè)巖溶被鉆探揭露，只有4個(gè)巖溶沒有任何變化，而其余的巖溶都越來越大，其中溶洞最高增加了6.85米，最小的增加了0.4米高的洞高。原來鉆孔個(gè)數(shù)為25個(gè)，當(dāng)鉆孔鉆的深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的孔深度之后，管波探測發(fā)現(xiàn)有18個(gè)鉆孔需要加深深度，平均每個(gè)孔洞需要加深6.3米。

漏漿深度和管波Vance再撞擊成孔的過程中兩者解釋深度完全吻合。

2.2 在復(fù)雜礦體勘查中的應(yīng)用

復(fù)雜礦體勘查概況：常吉這片地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，不僅氣溫比較高而且氣候非常潮濕，4月份到8月份之間是這個(gè)地區(qū)的降雨季，滑坡區(qū)的地下水來自基巖裂隙水和第四系土層中的上層滯水，滑坡過程中粉質(zhì)粘土的碎石或者碎石土堆積起來流出上層滯水，這片地區(qū)主要靠大氣降水進(jìn)行補(bǔ)給，天氣情況對(duì)水位和水量多少有影響。在風(fēng)化帶氣候基巖裂隙水的來源地中水量與基巖裂隙的發(fā)育程度有直接關(guān)系，對(duì)于基巖裂隙來說水量的多少與其連通性直接掛鉤。

明顯的界面在探測結(jié)果中顯現(xiàn)出來，上行反射波和下行反射波在直達(dá)波后面呈現(xiàn)傾斜狀態(tài)。ZK27鉆孔的終孔有46.1米深，因?yàn)槭盏娇椎壮敛甑挠绊懀怨懿ㄌ綔y只能到44米深，通過分析管波探測結(jié)果得知。ZK34鉆孔的終孔有35.9米深，因?yàn)槭艿娇椎壮敛甑挠绊懯构懿ㄌ綔y只能達(dá)到30.5米。ZK36鉆孔的終孔有48.3米深，受到孔底沉碴的影響管波探測只能到46米的地方，深度40.8米之后的巖石都比較完整。

2.3 在樁基檢測中的應(yīng)用

桂林一項(xiàng)新建復(fù)雜礦體中其基礎(chǔ)采用大口徑嵌巖樁方式進(jìn)行施工，施工過程中樁徑1.5米且長度在30米左右。通過超聲波透射的方法對(duì)樁身進(jìn)行質(zhì)量檢測，因?yàn)橛幸恍〔糠值某暀z測管在施工過程中充填了混凝土，所以有一部分的樁基受到影響而沒有辦法使用超聲透射法進(jìn)行檢測，最終這部分的樁基進(jìn)行檢測時(shí)只能將其改為鉆孔抽心的方法。

J-6號(hào)樁基長為22.1米，經(jīng)過鉆孔ZK6的抽芯檢測之后得道樁基樁身質(zhì)量完整且樁底沒有沉碴，樁基和基巖膠結(jié)完好，但是樁基在0米到16米的地方卻有異常情況，折斷地方混凝土不夠密實(shí)，特別是在這段的2.5米到4.2米處以及9.0米和9.6米處的混凝土及其松散。對(duì)這段樁基進(jìn)行鉆孔抽芯后的結(jié)果與管波探測結(jié)果是相同的。

3 結(jié)語

管波探測方法對(duì)鉆孔旁一定范圍內(nèi)的不良地質(zhì)體進(jìn)行檢測時(shí)就是利用管波的彈性波，這也是管波探測方法的原理且對(duì)精度有極高的要求，具有非常強(qiáng)的分辨能力，管波探測方法不僅儀器設(shè)備投資少且所用時(shí)間也比較短，管波探測方法與鉆探的一樁一孔或者多孔進(jìn)行比較，管波探測方法占有絕對(duì)優(yōu)勢。采用樁基抽芯鉆孔進(jìn)行華南探測可以對(duì)樁身質(zhì)量的完整性作出準(zhǔn)確的三段，同時(shí)還能對(duì)樁底和基巖膠結(jié)情況進(jìn)行詳細(xì)的了解。由此可見管波探測方法的應(yīng)用非常廣泛。