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11微动技术在城市地下空间探测中的应用-上勘集团-孔俊禹.pdf

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1、微动技术在城市地下空间探测中的应用中国测绘学会地下管线专业委员会2023年年会中国测绘学会地下管线专业委员会2023年年会孔俊禹上海勘察设计研究院（集团）股份有限公司2023年11月上海1研究背景2微动探测基本原理3微动探测工作方法4城市地下空间探测实例目录CONTENTS5结论与展望3一、研究背景为了增大探测深度，降低施工成本，提高场地适应性，选取一种适合城市深层地下空间探测的方法对于城市地下空间安全开发利用具有重要意义。施工受场地限制成本高受噪声影响大随着我国城市地下空间开发日益深层化，开展城市环境下深层探测技术研究，可以更好地保障城市地下空间安全开发和合理利用。城市地下空间探测主要包

2、括城市地层波速测试及地层划分、地下障碍物探测等，常用的地球物理探测技术主要有：单孔声波测试、高密度电法、电磁感应法、地质雷达法、弹性波CT法、主动源面波法。4一、研究背景微动法以天然震动作为信号源，既降低了施工成本，又可以充分利用背景噪声，适用于城市地下空间的探测。目前该技术已被广泛应用于城市地质调查、地下障碍物探测、地震活动监测、岩性分层、地热调查、岩溶勘查、地下空洞探测等多个领域。尤其在城市强干扰条件下进行地下岩性分层及障碍物探测方面表现出独特的优势。地震活动监测城市地质调查地下障碍物探测微动探测应用领域岩性分层地热调查地下障碍物探测岩性分层地下障碍物探测剪切波速测试.5二、微动探测基本

3、原理微动探测法是利用检波器记录微动信号、估算面波相速度的过程，通过反演面波频散曲线，获取观测台阵中心点地下介质横波速度结构，从而达到探测目的。常用的提取频散曲线方法有SPAC法和FK法等。“FK”法优势：台阵布置不受地形地物限制短板：同样台阵尺度，探测深度小“SPAC”法优势：台阵尺度相对小资料处理时间短短板：仪器一致性要求高主要用于长周期微动监测和深部结构探测广泛应用于城市地下空间探测6三、微动探测工作方法微动探测一般分为三大步骤：数据采集（观测台阵）、数据处理（提取频散曲线）和成果解释（频散曲线反演）。微动台站微动台阵微动信号频散曲线速度-深度剖面7三、微动探测工作方法微动勘探法

4、数据采集的台阵布设方式目前主要有T型、U型、十字型、圆型、嵌套三角型、直线型等。常用微动台阵布置方式(d)圆型（e）嵌套三角型（f）直线型(a)T型（b）U型（c）十字型8三、微动探测工作方法微动探测在工作方式上可分为单点探测和剖面探测，单点探测常用于地层进行分层探测或地层剪切波速度测试，但是当需要查明某一区域的速度结构变化或者探测断裂带、局部地质异常体、采空区等情况时，则需要采用剖面探测的形式。微动剖面探查微动单点探测9四、城市地下空间探测实例地层剪切波速度测试该试验点位于上海市区某公园内，场地平坦开阔，其附近有一已知波速测试孔，根据已知波速测试孔资料可知，场地上覆土层至上而下依

5、次为杂填土、粘质粉土（江滩土）、淤泥质黏土、粉砂、粉质黏土、砂质粉土、粉砂、含砾中粗砂、粉质黏土、细沙。基于自动创建初始模型反演结果基于自动创建初始模型反演结果土层名称层底深度（m）单孔法土层剪切波速度（m/s）层底深度（m）反演速度（m/s）主要层位平均反演波速（m/s）误差值（m/s）误差比例（%）杂填土4130/粘质粉土（江滩土）91415.36170170.629.620.997.561809162淤泥质粘土1614710.73168165.318.312.4512.816515.29163粘土20.717718.28187187105.65粉砂27.122321.86202205.

6、517.57.8526.16209粉质粘土30.523731.3223623610.42砂质粉土38.127637.51297288124.35粉砂68.231044.93613584815.4853.8636064.56353粉砂77.835077.434434461.71含砾中粗砂92.835992.8135835810.28粉质粘土95.2377/细砂3373205.09基于自动创建初始模型反演结果与测试波速对比表基于自动创建初始模型反演结果与测试波速对比表10四、城市地下空间探测实例地层剪切波速度测试用已知波速约束模型反演结果用已知波速约束模型反演结果土层名称

7、层底深度（m）单孔法土层剪切波速度（m/s）层底深度（m）反演速度（m/s）主要层位平均反演波速（m/s）误差值（m/s）误差比例（%）杂填土44.62粘质粉土（江滩土）91415.36144146.35.33.767.561489147淤泥质粘土1614710.7315415364.0812.815215.29153粘土20.717718.2818018031.69粉砂27.122321.86233231.58.53.8126.16230粉质粘土30.523731.32247247104.22砂质粉土38.127637.5127427420.72粉砂68.231044.

8、9310317.37.32.3553.8632064.56322粉砂77.835077.4361361113.14含砾中粗砂92.835992.81374374154.18粉质粘土95.2377/细砂639630.76基于用已知波速模型反演结果与测试波速对比表基于用已知波速模型反演结果与测试波速对比表11四、城市地下空间探测实例基岩起伏探测该试验点位于广东东莞某基坑外侧绿化上，场地平坦开阔，适用于嵌套三角形台阵。测线平行于基坑边缘布设，根据该项目的勘察资料可知，场地地层自上而下依次为中粗砂、砂质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩。微动探测现场照片微动探测现

9、场照片某基坑地层基岩面探测成果剖面某基坑地层基岩面探测成果剖面12四、城市地下空间探测实例地下障碍物探测探测目标箱涵埋深约45m，宽约10m，试验场地地表为绿化带，覆土为杂填土，检波器和地面耦合较好，各种频率信号充分。微动传感器使用嵌套三角形排列，排列最小半径1.5m，测点间距2m。微动探测成果剖面现场工作照片微动探测成果剖面现场工作照片测点布置示意图测点布置示意图13四、城市地下空间探测实例地下障碍物探测在上海某过江隧道暗埋段上方进行微动探测试验。根据已知资料，该隧道呈南北走向，上方道路呈东西走向，该道路上微动信号的传播方向与道路方向一致，因此选择直线型排列沿道路布设东西向微动测线进行

10、剖面探测，微动探测测线与隧道走向接近垂直，如图所示。微动探测横波速度剖面图微动探测横波速度剖面图微动测线布设与隧道走向示意图微动测线布设与隧道走向示意图14四、城市地下空间探测实例地下障碍物探测在上海某填埋场地进行微动探测试验，场地中间为土坝，两侧为填埋区。该场地未覆膜，填埋深度浅；存在明显的填埋层厚度变化；填埋边界明显；上部后期未堆土、表层有规律种植的苗木，探测条件较好。高密度电阻率法与微动成果对比分析图高密度电阻率法与微动成果对比分析图现场工作照片现场工作照片15五、结论与展望02工程实例表明，微动波速测试结果与单孔声波测试结果具有较好的对应性，因此，用单孔声波测试结果辅助微动法进行大范围波速测试具有一定可行性。另外微动探测技术在地下障碍物探测中也具有良好的有效性与稳定性。随着微动技术的进一步开发与应用，在城市地下空间探测中会发挥越来越重要的作用。01微动勘探技术在针对城市场地条件复杂、要求精度高等特点，从野外观测方式到室内资料处理整个过程，均提供了较好的解决方案。针对不同场地环境和探测需求选择合适的观测系统和工作方式，可以有效的提高微动勘探工作效率和环境适应性。16感谢聆听

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