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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。。
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。。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。。
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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。。
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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。。
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。。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。。
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。。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。。
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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。。
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。。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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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。。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。。
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                               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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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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。。
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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；；
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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；；
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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。。
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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。。
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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。。
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。。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。。
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IPG5000脉冲爆发器                                                                                

                                                                                                       SBS42孔中P波震源         

BHC5水听器链