首页 >
论文范文 >
自然科学论文 >
地质学论文 >
综合勘探法在假山工程加固中的应用
摘要：钻探和物探是目前探明地层结构及内部异常的常用手段，平原地区城市公园中假山的地质条件较为脆弱，一般采用堆砌黏性土作为山体，外部采用叠石护坡，且上覆较多构筑物，不宜在山体区域开展钻探，需采用踏勘及高密度电法相结合的综合勘探法进一步查明。结合工程实例，经过踏勘及物探手段发现：山体不规则、叠石分布不合理、人工水系的密布及山脚孔洞的开挖，导致土堆砌遭到冲刷及不均匀沉降，裂隙及空洞出现。进而造成山体裂缝、岩体外倾、挡土墙位移及构筑物基底悬空等风险隐患。根据风险隐患特点及成因，提出了相应的加固措施，为今后假山加固设计及施工提供建议，从高密度电法视电阻率断面可以看出，山体外侧及人工水系分布处是视电阻率低密度区集中区域，应重点加固。
加入收藏
我国东部地势较为平坦，较多的城市坐落在平原之上，随着经济发展及人们生活水平的提升，大批的公园兴建，由于平原城市缺少山体，一般采用外面叠石法护坡，内部采用土堆砌建造假山[1,2,3],一定程度弥补了无山水的遗憾。但是假山由于建设中特殊性，内部土堆砌随着时间推移难免出现塌陷或冲刷的情况，导致山体出现裂缝，进而导致山体变形失稳甚至是整体破坏等问题。
为加固出现风险的假山，需查明假山破坏程度、空洞位置及周边地层情况。钻探和物探是目前勘探的两种主要手段[4,5]。钻探通过取芯及原位测试手段能较直接掌握勘探区地层情况，但需要加固的假山区地质条件较复杂，且较为脆弱，上覆较多的人工建筑物，不宜在山体区域开展大规模钻探，需采用踏勘结合物探手段进一步查明。本文结合工程实例，为确保某公园假山加固的精确性，利用现场踏勘[6]手段初步查明假山风险点位置及现状，针对风险点位置，采用高密度电法查明山体内部塌陷或冲刷空洞[7,8,9,10,11,12,13],同时对山体内部塌陷或冲刷空洞提出加固措施，为空洞处理提供依据，填补假山勘探领域的空白。
1、方法原理
1.1 地质资料收集及现场踏勘
主要通过广泛收集关于假山修建的资料，以及前人对假山研究的成果资料，对关键资料消化吸收，整体把握假山区域的地质状况。在资料收集的基础上，选定研究重点区域。对每个区域的代表性地质问题进行全面现场实测。本次调查手段包括GPS定位、罗盘方位测定、照相和野外记录等，同时对已有资料进行实地核实验证。
1.2 高密度电法
高密度电物探法采用直流电，融合了电测深与点剖面测量两种方法。观测装置主要有下面几种，温纳装置、偶极装置等[14]。
本次高密度电法采用重庆奔腾数码研究所生产的WGMD-9超级高密度电法系统，采用温纳装置观测，道距为1 m～2 m, 接收道数为60道，电法工作示意图见图1。采集数据后，根据CJJ 7—2017城市工程地球物理探测规范[15]相关要求，对突变点、可疑点进行了剔除；采用Surfer图像处理软件生成剖面图像；采用骄佳Geogiga Rimager6.1进行电阻率异常剖面解释。
图1 高密度电法工作示意图
2、案例分析
2.1 地质条件及现场踏勘分析
本工程的假山位于山东济宁，兴建于1962年，借用老城墙为内部土堆砌，土质以粉质黏土为主，外面采用叠石法护坡。山体顶部存在亭、塔等构筑物，由深潭-瀑布-湖面-溪流-早溪构成的循环动感水系环绕在山体及周边。其持力地层主要为第四系全新世(Q
黏土、粉质黏土、粉土及中砂。根据现场踏勘发现如表1,图2所示风险隐患。
表1 风险点位置及现状一览表
图2 假山山体风险隐患现状图
从表1,图2可以看出假山风险隐患主要为下面几种：
1)山体顶部、坡体处出现多条裂缝，局部岩体出现外倾现象；2)山脚处的挡土墙位置已出现明显位移，局部严重处外倾3°;3)山顶塔基座土质地基有流失及沉降，出现一定规模悬空。
造成山体裂缝、岩体外倾、挡土墙位移及山体顶部构筑物基础悬空等现象的主要原因是：1)山体形状不规则，局部高低搭配不合理，导致降水排水不畅，加之山体顶部及周边存在较多的人工水系，长时间的渗漏，导致内部土堆砌遭到冲刷，空洞出现，山脚处最严重；2)山脚处局部存在人工开挖的孔洞，土体荷载分布不均匀，导致不均匀沉降。
2.2 物探方法应用及成果分析
高密度电物探法常用于自然地质中溶洞探测及地下水位升降的检测[16,17,18,19,20],在人工假山工程中应用较为欠缺，本次研究考虑到假山内部空洞与溶洞相似性及土体被冲刷后含水量出现变化，加之不同地质体具有不同的地球物理特征，根据视电阻率升降，可判断假山内部的空洞及土体含水量变化情况。如岩石质地坚硬密实，含水量相对土层较少，视电阻率呈现高值，可以查明假山坡体表面叠石分布状态；内部粉质黏土相对于岩石较为松散，随着内部含水量升高，视电阻率呈现下降趋势。
为进一步了解山体叠石分布及内部土体冲刷、空洞情况，沿山体大体范围及走向共布置4条高密度电法线(见图3)。采用Surfer图像处理软件及Geogiga Rimager6.1软件解疑后的视电阻率断面如图4所示。从图4中可看出：视电阻率等值线具有一定的规律，总体来看：坡体表面电阻呈现高值，视电阻率一般在100 Ω·m～500 Ω·m及以上，随着深度增加，内砌土体的电阻逐渐减小，视电阻率在0 Ω·m～100 Ω·m, 大部分处于40 Ω·m之下。
图3 假山地形及物探工作布置
图4 高密度电法温纳装置视电阻率断面
(线1—线4)
由线1—线4看出山体表面电阻率分布欠均匀，假山南部及北部灵塔附近坡面叠石分布较多且相对较均匀，视电阻率一般在100 Ω·m～500 Ω·m之间，局部存在叠石缝隙，且叠石的形状大小不一；灵塔南部附近坡面叠石存在较多的缺失及间隙，内部土体暴露较多，视电阻率大部分处于100 Ω·m之下，反映了此处坡面叠石覆盖率相对不足。
内砌土体的上部视电阻率一般在20 Ω·m～40 Ω·m之间，土质较下部致密，且含水量较小；中下部存在较多的低密度区，视电阻率在0 Ω·m～10 Ω·m, 多呈条带状分布，贯通到底部，深度较大，推测该区域的土体受水流冲刷较为严重，甚至出现裂隙及空洞，从线1到线4可以看出这些条带状低密度区多分布在坡面叠石缺失处或叠石间隙处，推测土体裂隙及空洞是由坡面水流下渗冲刷造成的。
从山体边部线1、线4与中部线2、线3对比来看，线1、线4两个剖面低密度区明显多于其他两条；从线1及线2可以看出人工泉处，下部土地的视电阻率明显小于周边；从线3可以看出瀑布处下部土体视电阻率也明显低于周边。说明边部内部土体冲刷较为严重，尤其边部存在人工泉及人工瀑布等水系的区域情况更加严重。
2.3 加固措施建议
在现场踏勘后发现假山存在裂缝，位移等风险后，通过物探方法查明风险产生原因及重点部位，根据风险类型及部位采用“内外兼治”手段进行加固，避免产生“治标不治本”的现象。外部主要为叠石坡面、周边水系及挡土墙；内部为内砌土体及内部孔洞。
叠石坡面：由于当时建设材料数量及形状限制，叠石坡面存在许多逆坡及暴露点，采用材质相同的石料填充叠石间的空白处，对逆坡处进行削坡，采用混凝土对叠石间的缝隙进行填充；同时围绕山体水系，做好坡脚防水；周边水系：山体上部存在人工泉水、瀑布及环山脚水系，应做好泉水、瀑布及环山脚水系下部防水，防止水流下渗；挡土墙：挡土墙采用压脚的方式增大本身自重，增加摩擦力，阻止进一步位移及外倾。
内砌土体：由于建设时采用就地取材，加之夯实设备落后，土质均匀度较差，后期山体周围水系及降水侵入冲刷，导致土质松软，存在流失及空洞现象，建议对内部土体采用压密注浆方式处理，山体外侧及人工水系分布处应重点处理；山脚人工开挖孔洞：孔洞内部支撑较为薄弱，建议测量孔壁围压，采用衬砌对孔洞进行加固。
3、结论
1)通过对假山公园踏勘发现：假山风险隐患主要为下面几种：山体顶部、坡体裂缝，坡面岩体外倾；山脚处挡土墙位置出现位移；山顶构筑物地基土流失，不均匀沉降，基底出现悬空。
2)造成假山风险隐患的主要原因：山体形状不规则，坡面叠石分布不均匀，局部高低搭配不合理，导致降水排水不畅，加之山体顶部及周边存在较多的人工水系，长时间的渗漏，导致内部土堆砌遭到冲刷，裂隙及空洞出现；山脚处局部存在人工开挖的孔洞，土体荷载分布不均匀，导致不均匀沉降。
3)从高密度电法视电阻率断面可以看出，山体外侧及人工水系分布处是视电阻率低密度区集中区域，也是冲刷较为严重区域，应重点加固。
参考文献:
[1]程洪福,胡伏原,肖亮,等.历史园林假山预防性保护研究及对策建议:以苏州园林为例[J].中国园林,2023,39(8):57-63.
[2]应天慧.当代叠石造山技法运用研究[D].南京:东南大学,2023.
[3]王淦太.园林工程中假山景观设计与施工技术要点:咸阳秦汉历史博物院景观工程为例[J].江西建材,2020(10):227-228.
[4]孙常青.综合勘探手段在砂卵石地层勘察的应用[J].岩土工程技术,2022,36(1):49-53.
[5]冯玉,刘建平,付成祥.综合勘探技术在探测地质异常体中的应用[J].中国煤田地质,2004(增刊1):90-92,114.
[6]史朝立.基础地质勘察技术在岩土工程中的应用分析[J].工程建设与设计,2021(18):39-41.
[7]万文涛,郭清石,邓书鹏.综合物探方法在岩溶区桩基勘察中的应用分析[J].工程勘察,2023,51(7):72-78.
[8]叶毓栋.高密度电法技术在公路边坡工程勘察中的应用与研究[J].中国设备工程,2024(1):201-203.
[9]廖文泉.高密度电法在河道护坡平台病害体检测中的应用:以南淝河长丰路桥至亳州路桥区段为例[J].西部资源,2023(6):61-63,77.
[10]刘道涵,徐俊杰,齐信,等.基于高密度电法的城市岩溶地下水通道三维电性成像[J].中国岩溶,2023,42(6):1331-1338.
[11]姚纪华,伍佑伦,宋子龙,等.探地雷达和高密度电法识别大坝塑性混凝土防渗墙渗漏缺陷研究[J].工程地球物理学报,2023,20(5):599-604.
[12]贺志洪,唐军,任喜荣,等.高密度电法在昆明某拟建公路勘察中的应用[J].勘察科学技术,2023(4):50-52.
文章来源:张坤,田臣龙.综合勘探法在假山工程加固中的应用[J].山西建筑,2024,50(12):66-69.
分享：
微生物诱导碳酸钙沉积（microbially induced carbonate precipitation,MICP）技术因具有绿色环保、低能耗、反应可控的优势，已成为近年来岩土工程领域最受关注的新型加固技术[1]，广泛应用于地基处理[2-3]、裂隙修复[4]、抗液化[5]、侵蚀防治[6]及边坡加固[7]等方向。
2024-11-14
传统的极限平衡法需将滑体划分成条块，将条块间的相互作用力，即条间力，视为基本未知量，因此也可称之为条分法。习惯上将满足所有平衡条件的极限平衡法称为严格方法，如Spencer法等，而将仅满足部分平衡条件的极限平衡法称之为简化方法，如瑞典法等。
2024-11-13
云南普朗铜矿采用自然崩落法开采，地表形成塌陷坑，塌陷坑上覆大面积的由黏土、亚黏土、亚砂土、砾石层等组成的第四系冰碛层。冰碛层的颗粒粒径范围为0.074～200 mm, 分布面积约0.65 km2,厚度达80 m以上，具有分布广、总量大的特点[16],构成充足的泥石流物质来源。
2024-08-21
振幅随角度变化（AVA）反演方法通过利用角度信息获取地下地质体的弹性参数估计，这在储层含气性预测中起着至关重要的作用[1-3]。偏移后的地震数据可以通过偏移速度转换为角度域数据，即AVA数据。将AVA数据进行部分角度叠加即可获得用于AVA反演的部分叠加角度数据[4]。
2024-08-05
随着油气勘探程度的不断提高，勘探目标越来越复杂，对地震资料分辨率的要求也越来越高。近年来，随着大数据和人工智能技术的发展，机器学习也与地球物理领域有机结合，提高了传统地震信号处理的运算效率，但在分辨率方面的研究和应用还很少。
2024-08-05
“断层阴影”是指断层下方三角形区域内的地震资料成像畸变，在时间域地震剖面上通常表现为地震反射同相轴的“上拉”“下拉”以及由此引起的地震反射同相轴错断现象[1-3]。“断层阴影”在多个盆地地震资料中存在[4-8]，其主要成因为：上覆速度异常层的断失将导致断层下方地层速度的横向变化，进而引起时间域地震反射同相轴的形态突变[9-10]。
2024-08-05
隧道工程是一项与地下水环境息息相关的工程，其施工可能会对周围地下水环境产生影响，同时地下水也会对隧道的修建造成严重的影响[1]。因此，隧道施工对地下水环境影响的研究一直是工程界和学术界关注的热点问题，尤其是岩溶地区的隧道建设引发的地下水问题，国内外众多学者都对其进行了大量的研究[2,3,4,5,6,7,8]。
2024-07-04
本文旨在完善马坑铁矿地下水监测网，采用新增水文监测孔、涌水量观测站及搭建地下水自动监测系统为手段，克服矿区地下水监测设备的技术限制、控制方案的不足以及监测点破坏等方面的困难，以实现对地下水动态变化的实时监测。本文对于指导矿山安全开采具有重要意义，同时也关乎地下水资源的科学管理与保护[1]。
2024-07-03
马坑铁矿为顶板岩溶水直接充水的大水矿床，矿区属断裂构造及岩溶发育，地下水丰富、水文地质复杂，东区岩溶水位维持在+100 m标高左右，对+100 m以下的掘进工程造成一定的水害威胁，因此，在该区域开展超前瞬变电磁探测尤为重要[1]。
2024-07-03
近年来，随着工业化进程的加快，我国各地工业规模不断扩大，各类工厂建筑也相继出现，但在使用过程中，工厂地坪出现了各种病害，主要有开裂、基础下沉、脱空等，这些病害隐蔽性强，危害性较大，对地基基础及建筑物的使用寿命影响较为严重。工厂地坪开裂、下沉、脱空等病害的分散性较大、不联系，人工开挖及钻探取样等传统的探测手段对地基破坏性较大。
2024-06-20
人气：3980
人气：2530
人气：2395
人气：1991
人气：1986
我要评论
期刊名称：地质学报
期刊人气：4406
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国地质学会
出版地方：北京
专业分类：地质
国际刊号：0001-5717
国内刊号：11-1951/P
邮发代号：2-113
创刊时间：1922年
发行周期：月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：一年半以上
影响因子：2.546
影响因子：0.659
影响因子：0.149
影响因子：1.209
影响因子：2.866
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2024-06-11
48
上传者：管理员
