【答网友问】陆地声纳法探查中小溶洞、溶管效果好的原因|岩土工程勘察 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2015-06-19

关键词：岩溶探查隧道地质预报陆地声纳法

对于溶洞的探查，人们希望：
①能探查径深比小的溶洞；
②能探查水平投影面积不大的溶洞、溶管等；
③当溶洞发育多层时能区分它们，并探出溶洞的顶底面。
为此目的，陆地声纳法的特长恰好得以发挥。

陆地声纳法（陆上极小偏移距超宽频带弹性波反射单点连续剖面法）是地震反射法的一个变种，它的两个优点带来的许多意想不到好效果，这两个优点是：
①极小偏移距，避免了直达波、面波、声波等的干扰，反射波效率高，特别是对溶洞等有限大小物体反映好；
②超宽频带的接收，其接收系统可无频率畸变地接收10Hz~4kHz的反射波，通常在地面上作100~150m的勘探时，用锤击震源可接收10Hz~3kHz的反射波。

>>经验分享与实战案例

作者用陆地声纳法在不少工点探查中小溶洞，例如：
在广州新白云国际机场溶洞的探查试验中，陆地声纳的似t0时间剖面图上清楚地反映了埋深25m左右直径约1.5~2m的溶洞。并反映了同一位置上下两层溶洞的上下底面，采用的带通滤波器频宽为360Hz~650Hz，波长为4m左右。

JCR4测线陆地声纳似t₀时间剖面(圈出标注者为溶洞的典型双曲线反射同相轴)

JCR4剖面定性、定量解释地质剖面图及钻孔验证

又如，在南昆铁路羊赛隧道底探查下方溶洞时，陆地声纳的似t0时间剖面图上清楚地反映了0~80m深的多层溶洞和暗河，带通滤波器频宽为500~700Hz。

羊寨隧道隧底陆地声纳时间剖面之一段
再如，在沪蓉西高速公路十里排探查路基下溶洞、溶管时，陆地声纳在长150m宽30m的范围内发现了100余个溶洞，它们的平面投影直径在1~2m间，延深1~2m或3~6m不等，许多呈上下2~3层分布，在陆地声纳似t0时间剖面图上基本都能分出溶洞的顶、底，资料处理时分别用了600Hz~1000Hz和1500Hz~2500Hz带通频波，后者处理的资料明显好于前者。

某测点反射波频谱分析曲线
图片:5.jpg
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测线6定性、定量解释地质剖面图
图片:6.jpg
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验证钻资料与物探资料对比
在羊赛隧道、铝厂隧道、云南大坝子等隧道作掌子面前方地质预报时，探测了30~120m以远的溶洞，它们的直径在2~5m左右。资料处理时分别用了不同的带通滤波，其中通频带为1000Hz~1500Hz的效果最佳。在宜万铁路八字岭隧道等段作掌子面前方地质预报时，预报在约100m区段存在13条溶槽（宽0.5~3.4m不等）和3处岩体破碎带，隧道开挖均得以证实。资料处理时所采用的带通滤波器中，以高频1500Hz~2500Hz最佳。

这些资料都表明，高频的反射波对中小溶洞反应好。这么高的频率是其他地震反射法目前接收不到的，显示了陆地声纳法超宽频的接收的优越性。实际上，仅频率高还不够，还需要接收到相当宽的频带。

反射波高频成分对溶洞的反映好，究其原因可能是：
①这些溶洞平面投影面积不大，但高频反射波的水平和垂向分辨率高，故能将它们反映出来。
②溶洞顶的表面是凹凸不平的，它对弹性波产生散射，只能接收到这些高频的散射波才能对它们清晰反映。

当然，资料的处理和解释时要注意溶洞反射波的主频，作必要的频谱分析；选择合适的频率滤波档；选定合理的显示增益和振幅显示颜色，注意溶洞的反射系数是负数，故反射波会反相等。

（注：本文源于钟世航《陆地声呐法探查中小溶洞、溶管效果好的原因》，公开发表于中国地球物理2006；转载请注明出处）

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