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晋江市处于闽东南沿海动力构造带的边缘地带,此次以晋江市金井镇为研究区域,开展4条共计长7.576 km的浅层地震勘探探测,运用反射波技术探明地下地质构造与地层分布规律,为区域工程地质勘察、资源勘探工作提供可靠科学依据.研究成果可为晋江市地质调查、城乡工程建设规划提供扎实地球物理资料,具备较高实际应用价值.
浅层地震勘探晋江市金井镇地质构造应用价值
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由于缺乏可靠的深层土体地震液化案例数据与勘察试验资料,百米级深厚地基地震液化与弱化规律不明,地震液化判别与弱化评价存在挑战.本文开展了离散元数值仿真和高固结应力动三轴试验,揭示了原位土体密实度与组构各向异性、上覆应力水平对土体抗液化强度的影响规律,发展了基于剪切波速的深厚地基土体抗液化强度评价方法.利用不等应力相似律开展了 80 m 深厚水平砂土地基超重力离心机振动台模型试验,发现在峰值加速度 0.3g的正弦波基岩地震动作用下,深厚地基的液化深度约为 30 m,峰值超静孔压比大于 0.5的弱化深度接近 70 m,而本文方法的预测结果与模型试验观测基本一致,并且略偏于保守.上述研究成果为深厚地基地震液化判别与弱化评价提供参考.
深厚地基地震液化循环弱化剪切波速表征模型超重力振动台离心物理模拟
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本文首次从地震应力场特征参数的角度,论证了在工程场地中完成 30 m 深度内土层剪切波速测试的必要性和适宜性,亦首次提出了与现有规范接轨的思想,建立了以采用场地 30 m 内平均剪切波速为指标的场地分类新方法.针对土体最基本的动力参数——土层动剪应力比(cyclic stress ratio,CSR),采用近期得到的一般规律表达式,研究了 CSR 沿深度分布及其变化率.结果表明,考虑地震动不确定性下的不同类型场地,30 m 深度内是 CSR 的敏感区,30 m 后其变化率迅速变小且趋于平稳,VS30是表征 CSR 这一土体动力响应基本参数的充分必要条件.利用实际勘察资料,建立 VS20与VS30的一般换算关系,确定最佳分界值.采用国内外1 050个实际场地勘察资料进行对比,表明新方法与 GB/T 50011-2010《建筑抗震设计标准》(2024 年版)场地分类结果高度一致,差异样本仅为个别(16例,占比1.5%),且均属临界情况.本文提出的场地分类新方法与现行规范保持良好一致,可为我国抗震规范修订提供直接技术支持.
场地分类30m内平均剪切波速VS30土层动剪应力比CSR建筑抗震设计规范
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隧道穿越断裂破碎带时,因岩体完整性差、岩性起伏不均,导致常规离散钻孔勘察存在"点状探测、孔间盲区"固有缺陷,难以精准刻画断裂破碎带空间形态与破碎程度.为解决复杂断裂破碎带精细化勘察难题,以福州地铁4 号线过江隧道中的断裂破碎带为对象,采用地震波跨孔 CT 技术进行补充勘察探测.结果表明,该技术可精准刻画断裂破碎带空间边界、厚度及内部非均质特征,有效区分完整岩体、中等破碎硬岩、强风化岩层及孤石分布范围;经现场验证和钻孔校核,探测成果与实际地质情况高度吻合,综合解译误差低于2%,为后续盾构施工提供了精准的地质依据.本次工程实践成果可为断裂破碎带等不良地质体的精准探测提供技术参考.
地震波跨孔CT断裂破碎带地铁隧道补充勘察
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[目的]铁路隧道穿越水库区富水断层时,突涌水灾害风险极高.受水域阻隔,常规物探难以实施,存在勘察盲区;单一物探方法多解性突出,无法精准判定断层分布、富水特征及与水库的水力联系,预报精准度难以满足高风险隧道施工安全管控要求,亟需优化超前地质预报技术方案.[方法]以某穿越水库及逆断层的铁路隧道为工程背景,构建"地面半航空电磁法(GAEM)+掌子面地震波反射法(TSP)+瞬变电磁法(TEM)+靶向水平钻孔"立体综合预报体系.明确各方法在数据采集与成果解译中的协同要点:先以 GAEM 宏观圈定断层展布及其与水库空间关联性,再于掌子面采用 TSP 精细识别构造边界,以 TEM 判识含水特性,最后通过靶向水平钻孔对综合物探成果进行联合验证.[结果]采用该方法成功探明断层破碎带及富水核心区的空间位置,断层位置预报误差<2 m,富水核心区涌水位置误差<1 m,物探解译成果与钻探及开挖揭示的地质情况高度吻合.[结论]该立体综合预报体系有效填补水库水域勘察空白,显著降低单一物探方法的多解性.基于 GAEM 揭示的低阻带空间连续性、钻孔涌水持续稳定、隧道与水库高差条件及断层高渗透性等证据,形成支持水力联系推断的间接证据链.
铁路隧道超前地质预报半航空电磁法地震波反射法瞬变电磁法
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[目的]高速铁路覆盖型中-强发育岩溶路基地质勘察中,厚覆盖层、高水位及复杂充填状态导致常规物探方法失效,以长赣高铁覆盖型强发育岩溶路基工点为研究对象,开展物探方法适应性对比研究.[方法]通过布置综合试验测线,在相同地质条件下同步开展高密度电法、等值反磁通装置的瞬变电磁法和多源频率域地震勘探方法现场对比试验,并结合钻孔资料进行综合标定与验证.[结果]高密度电法受厚度达 20～35 m 低阻黏性土覆盖层屏蔽效应影响,深部有效信号微弱,难以识别岩溶异常;瞬变电磁法对半充填和无充填岩溶呈现中高阻异常响应,与充水岩溶的低阻特征形成反差,解释存在非唯一性;多源频率域地震勘探方法以波速为成果指标,直接响应岩体力学完整性,在岩溶发育区稳定呈现波速低于700m/s 的低波速紊乱特征.[结论]多源频率域地震法探测结果与钻孔揭示的串珠状岩溶空间位置高度吻合,有效探测深度达60～100 m,有效克服地表电性条件与充填状态干扰,是覆盖型中-强发育岩溶地区最为可靠的地表物探方法,为覆盖型中-强发育岩溶地区高速铁路路基勘察的物探方法选择提供技术参考.
高速铁路覆盖型岩溶多源频率域地震勘探高密度电法瞬变电磁法
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以耒宜高速改扩建段既有边坡开挖为背景,通过现场调研与勘察分析,全面分析了K1786+300～K1786+750 右侧边坡开挖扰动诱导落石灾害发生的影响因素,并利用层次分析法建立落石灾害风险评估体系.结果表明:地震作用、降雨强度、边坡高度为落石灾害发生的主要影响因素,通过对落石灾害风险等级划分和隶属度分区构建,计算得到该边坡开挖落石灾害风险评价量化总分为 57.9,为"危险"等级,并利用帕累托法则对落石灾害影响因素进行分类分析,为预防落石灾害发生及治理提供依据.
高速改扩建落石灾害风险评估层次分析帕累托分析
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若不能迅速有效地排除边坡或挡土墙后的填土中的水,常常会导致滑坡或挡土墙倒塌.因此,提前探明边坡内部富水区的空间位置是非常有必要的.探地雷达法对浅部富水区有很好的探测效果,瞬变电磁法主要用于探测深部富水区,2 种方法相互结合,综合分析富水区的空间属性,雨季效果优于旱季.地震映像法主要用于储水构造的探测,因此水的存在对探测结果影响不大.应用这 3种方法对江边试验场及贵阳市某铁路边坡进行富水区探测.结果表明,综合物探方法对富水结构的工程勘察效果较好,为水钉的设计、施工提供指导性建议.
富水区地震映像法瞬变电磁法探地雷达法工程勘察
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雅砻江左岸某进场道路在路基开挖期间发生覆盖层边坡滑塌,对下方道路安全构成威胁.本文依托工程地质勘察成果,系统分析碎石土边坡的滑塌成因与破坏模式,明确降雨入渗软化、坡脚开挖卸荷为主要诱发因素.结合边坡稳定性计算,开展"削坡整形+路堑挡墙"方案比选与验算.结果表明:原状边坡处于欠稳定状态;采用削坡并设置挡墙方案后,边坡在天然、暴雨及地震工况下,抗滑稳定性均满足规范要求.整治工程于2020 年底竣工,运行至今安全稳定,验证了设计方案的可靠性,可为同类山区道路边坡病害治理提供参考.
碎石土边坡滑塌成因稳定性分析挡土墙治理方案
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为解决传统动剪应力折减系数(rd)模型在黄土场地震陷预测中偏差大的问题,首次将三因素rd 计算方法引入黄土场地.研究表明,深度(D)、震级(M)和12 m等效剪切波速(v*S,12)是影响rd 的三个最显著因素,为此基于黄土高原48个典型场地实测钻孔波速数据,采用SOILQUAKE程序开展等效线性场地反应分析,引入了融合上述三个显著因素的三因素rd 模型,并与传统方法进行对比验证.该模型在厚覆盖黄土场地0～30 m深度范围内具有连续曲线形式,克服了传统方法沿深度插值拼接的不足.该模型能合理反映rd 曲线随震级增大而左移抬升、随剪切波速增大而形态趋直的物理规律.在兰州典型场地验证中,模型预测震陷量始终控制在 SOILQUAKE 基准值的1.3～1.8倍之间,而传统方法则从2.0倍急剧攀升至8.3倍,表现出显著的非物理性增长;在2023年积石山 6.2级地震震害评估中,模型预测结果与现场调查范围基本吻合,初步验证了模型的适用性.该方法仅需常规勘察获取v*S,12 即可快速生成rd 剖面,大幅降低了数据需求和计算成本,为黄土地区地震灾害快速评估提供了经济可行的技术方案.
黄土震陷动剪应力折减系数三因素模型等效剪切波速积石山地震
