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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 。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 。
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 。
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 。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 。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 。
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 。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 。
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 ，凯发k8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 。
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 。
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 。
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 。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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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；
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；
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 。
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 。
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 。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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