横琴马骝洲隧道中地震散射技术孤石勘查效果评价2.docx

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1、横琴马骚洲隧道中地震散射技术孤石勘查效果评价二目前，有许多方法进行孤石预测，但预测效果的评价往往被忽视，本文以横琴马疆洲隧道为例，采用地震散射勘探技术进行水上地震勘探，并对勘探结果进行钻探验证及爆破处理，进而对勘查效果进行评价分析。结果表明，地震散射勘探技术结合钻探及爆破修正，可以较为准确的查明隧道埋深范围内存在的孤石，为隧道安全施工提供科学依据。本文只针对爆破处理进行了详细描述，钻探验证请查看同度物探另一篇详细分析。图2隧道工程位置地震散射技术勘探结果地震勘探区长300m,宽60m。沿隧道轴向测线间距2m,线内炮点距1m,施工IOo40炮，炮点形成2mXIm网格。勘探区内松散地层的波速在14

2、00ms左右;全风化花岗岩波速在1400-1800ms范围，强风化岩波速介于1800-2400ms之间，超过2400ms的岩体为中等风化岩。孤石的波速界限定为2400ms,它的强度与中等风化岩相近。勘探结果表明，测区内大多数地段基岩的高程在-40m到-38m左右。隧道的最大埋深的高程为-34m。勘探报告中将高程在33m以上的高速岩体统称为孤石,包括基岩突起和风化残留岩体。地震勘探发现67处孤石，其中在隧道范围内的有25处。爆破钻孔数据统计表孤石编号钻孔数（个）孤石钻孔（个）边缘钻孔（个）备注22#907218符合23#1313符合38#+8#865234符合16#+6#1048222符合17#

3、918符合试探性钻孔114111379个符合35个不符合统计416符合381不符合35符合率92%4爆破处理验证海底孤石爆破处理是确保隧道盾构机安全掘进的关键措施。4.1 孤石平面分布区的对比结果爆破处理的钻孔沿隧道布置，终孔深度在-32m到-34m范围，控制隧道底界面。图4中的红色点是揭露到孤石的钻孔平面位置，蓝色未揭露孤石。钻探揭露的孤石集中分布在7个区内。现对孤石区的分布及与物探结果的吻合情况进行分析。沿西线隧道分布有3个孤石区，分别名命为W1、W2和W3区，其中W1区范围较大,从WK2+520到+560,长度约40m左右;W2区规模较小，以WK2+610为中心，长度Iom左右；W3区分

4、布范围在WE2+680至U+700,长约20m左右。沿东线隧道也有3个孤石区，分别命名为E1、E2和E3。其中E1的范围较大,从EK2+520到+560,长约40m；E2的规模次之,范围在EK2+630到+660,长度约30m；E3的规模最小，仅在EK2+695附近揭露。爆破揭露的孤石区分布图4爆破孤石区分布在两隧道之间发现MI孤石区,位置在EK2+690到+710范围内，长度约20m,就是早期验证的T34和T35孤石所在的区域。物探结果中的不同深度的水平切片，清楚地展现了孤石的平面分布。这里选择33m和-34m的水平切片示于图5a和图5b。图中红色表示波速超过2400ms的孤石的位置。对比这

5、两幅水平切片与爆破孤石分布（图4）可以看出，爆破揭露的7处孤石区的位置与物探推定的结果基本相吻合。特别是西线的W1、W2、W3孤石区与中线的M1孤石区吻合的非常好。东线的3个孤石区中的两个E2、E3吻合的较好，另一个E1吻合的较差。现对吻合的情况作深入对比分析。首先对西线的3处孤石进行对比。爆破揭露的W1孤石区，在物探的.33m和-34m水平切片上对应着规模较大的22#、23#、38#、8#等4处孤石；在W2孤石区在物探切片上对应有11#、12#、29#、30#、31#等5处孤石；在W3孤石区对应有6#、16#、17#、44#等4处孤石；两种方法反映这些孤石的位置和规模都很吻合，但爆破对孤石形

6、态的揭露更精细。两隧道之间的孤石区M1对应的位置有孤石34#、35#、42#,这在2016年初的验证阶段已经得到证实；东线的3个孤石区在物探剖面中的显现没有爆破结果清楚。E1孤石区中后段EK2+560到+580范围内有24#、54#、56#等3处孤石相对应，但在前段EK2+520到+560范围内在33m水平上没有发现孤石，在34m水平上开始显现一些零星孤石分布。这可能是由于临近测区南侧停泊的采砂船影响到边缘数据的采集，使测量船不能完全航行到位产生的不利影响。东线的E2孤石区有59#孤石和一些位编号的小孤石，在-34m切片上更清楚，范围没有爆破揭露的大；E3孤石区有64#及一些未编号的小孤石，-

7、34m切片上更清楚。在东线物探推定的孤石深度偏深2m0物探结果与爆破对比-33m水平速度切片与孤石分布图5a-33m水平切片波速与孤石分布物探结果与爆破对比-34m高程水平速度切片与孤石分布O204060801001201401601802002202402602803000102030405060EK2*52O540560580600620640660680700720740760780800820图5b-34m水平切片波速与孤石分布爆破揭露的孤石与物探确定的孤石进行对比，列于下表。表3爆破与物探孤石结果的对比孤石区编号位置WK2+EK2+物探孤石编号吻合情况W152058022#、23#、

8、38#、8#吻合好W2600-63011#、12#、29#、30#、31#吻合好W3660-7006#、16#、17#、44#吻合好M1690-73034#、35#、42#吻合好E152057024#、54#、56#南端40m不吻合E263067059#基本吻合E3690-73064#基本吻合统计结果显示，爆破揭露的7个孤石区中的4个与物探结果吻合良好，2个较吻合；另一个E1区吻合较差，主要是南部边缘40m吻合不好，物探确定的深度偏大2-3m；其后的Iom基本吻合。4.2 纵剖面孤石分布对比爆破资料中沿东、西两隧道轴线绘制了基岩起伏界面。地震勘探的三维波速结构中沿轴向间隔2m剖切31条波速与孤

9、石分布纵剖面。其中剖面9位于西线轴线位置，剖面21位于东线轴线位置，可与爆破的纵剖面进行对比。对比图像示于图6a与图6b中。前者为西线轴线，后者为东线轴线。现分别进行分析。西线隧道纵剖面物探与爆破对比图6a西线隧道轴线爆破与物探对比剖面西线隧道纵剖面中，物探对W1、W2和W3孤石区的探测结果与钻探结果基本一致。位置、深度的偏差都在1.5m以内。仅在起始段WK2+520到+530的IOm范围，受采砂船占位的影响，深度误差超过了2m。东线隧道纵剖面物探与爆破对比图6b东线隧道轴向波破与物探剖面对比在东线隧道纵剖面中，上部是爆破剖面，下部是物探剖面。爆破剖面中EK2+520到+570的50m范围内基

10、岩凸起，与隧道相交，形成E1孤石区；EK2+630到+670的40m范围内，基岩与隧道相交，形成E2孤石区；E3孤石区不在隧道轴上。物探剖面中在起始段E1区EK2+520到+540的20m范围内，受采砂船占位的影响，探测误差较大，深度上偏深2-3m0对E2区孤石区的探测位置基本相吻，深度误差在2m以内。西、东两隧道轴线的对比结果表明，西线轴线的起伏与物探的结果基本吻合,东线的起始部分40m内，物探结果偏深2-3m.43横断面孤石对比爆破钻孔资料沿东西线隧道绘制了11个断面图，其中西线6个，东线5个。这些断面图涵盖了东、西线的6个孤石分布区。将位置相同的物探断面图与之对比，绘于下图中。物探断面图

11、中左侧隧道为西线，右侧为东线。现分别进行对比。沿西线隧道有6个断面图，断面图中左侧是爆破钻孔结果，右侧是物探结果。其中WK2+545,+550,+560三个断面图位于W1孤石区。物探与爆破揭露的孤石位置与深度基本吻合；其中WK2+615,+660两个断面位于W2孤石区，物探与爆破揭露的孤石位置与深度基本吻合；WK2+695断面位于W3孤石区，爆破与物探的结果基本一致。具体细节见断面图。图7aWK2+545断面爆破与物探对比该断面位于WI孤石区，图中物探断面中左侧为西线隧道。图中显示爆破与物探揭露的基岩埋深基本相吻合，误差在1.5m之内。(m)隧道推进横断面图(WK2+550.4)5.0-0.0

12、-5.0-10.0-15.0-20.0-25.0-30.0W图7bWK2+550断面爆破与物探对比-35.0该断面在W1孤石区，图中反应物探与爆破确定的基岩界面位置与深度基本吻合。图7cWK2+560断面爆破与物探对比该断面位于WI区，图中反应物探与爆破确定的基岩界面位置与深度基本吻合。物探的基岩凸起略窄了些。隧道推进横断面图(WK2+615)(m)50I-0.0U5。-o.oU150-2O.U-250-3O.U-35.0WK2+615物探速度断面图7dWK2+615断面爆破与物探对比WK2+615断面位于W2孤石区。物探确定的孤石位置与钻探基本一致，深度偏浅2m左右。WK2+660物探速度断

13、面-15.0-20.0Jr-25.0-30.0-35.0图7eWK2+660断面爆破与物探对比(m)隧道推进横断面图(WK2660)-10.0WK2+660断面位于W2孤石区。图中表明物探确定的孤石位置和深度与钻探的结果基本一致。WK2+695断面位于W3孤石区。图中表明物探确定的孤石的位置与深度与钻探结果相一致。物探给出的孤石是无根的，而钻探证实该孤石是有根的，属于基岩突起。这点略有差异。EK2+539断面位于E1孤石区，物探断面中右侧为东线隧道。对比结果表明,物探确定的基岩位置与钻探相比偏深2-3m左右。图7hEK2+564断面爆破与物探对比EK2+564断面位于E1孤石区。图中反应物探与

14、钻探确定的孤石位置马深度断面爆破与物探对比图7iEK2+662EK2+662断面位于E2孤石区，物探钻探确定的位置一致，但深度偏深2m左右。图7jEK2+676断面爆破与物探对比EK2+676断面位于E2孤石区。物探确定的孤石深度与爆破相当，但位置向东偏了2m0EK2+720孤石属于东3孤石区。这个区规模较小，物探确定的埋深比钻探深1.5m。图7kEK2+720断面爆破与物探对比EK2+720断面位于E3孤石区。图中显示，物探与钻探确定的孤石位置与形态一致，只是埋深偏大了1.5m。通过平面图、轴线纵剖、断面图的对比，爆破与物探结果总体上有较好的吻合，在细节上也有一些差异。对比结果可归纳为以下几

15、点：1）测区内爆破发现的7处孤石区有6处与物探结果基本吻合，吻合率为86%；2）东线E1孤石区差异比较大，特别是南段的40m,物探结果偏深；3）孤石的平面位置与深度的误差为2m左右，最大深度误差不超过3m；爆破与物探结果的对比表明，物探结果在宏观上起到了指导作用，达到了预期效果。但在精度上与工程要求还有一定距离，在应用中与钻探相结合会发挥更大效果。4结论爆破处理的7处孤石区中有6处与物探结果相吻合，吻合率为86%O统计表明孤石的平面与深度偏离平均值在2m左右，最大偏为3m。钻探、爆破与物探结果表明，物探结果要得到很好的应用，需要与钻探、爆破相结合，通过钻探及爆破进行修正。实践证明，本项目采取的以物探为先导，以钻探及爆破精细追踪的技术路线是经济有效的。