新聞科研進(jìn)展
我國(guó)巖溶區(qū)面積344萬km2，約占國(guó)土面積1/3，是世界上巖溶分布最廣的國(guó)家，許多國(guó)家重大工程往往難以避開巖溶地區(qū)。由于巖溶發(fā)育的復(fù)雜性，工程場(chǎng)地巖溶的精準(zhǔn)探測(cè)，特別是深覆蓋巖溶的探測(cè)一直是困擾巖溶地區(qū)工程建設(shè)的難題。在未探明巖溶發(fā)育的情況下開展工程建設(shè)可能導(dǎo)致樁基承載力不足、掉樁、斷樁，乃至地面塌陷等重大安全事故。現(xiàn)有滿足亞米級(jí)精度的地表物探方法探測(cè)深度較淺，孔中探測(cè)方法存在“一孔之見、一面之見”等問題，導(dǎo)致深部巖溶“探不到”。巖溶地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在探測(cè)過程中會(huì)存在多界面信號(hào)干涉、轉(zhuǎn)換和疊加，導(dǎo)致地質(zhì)界面“測(cè)不準(zhǔn)”。
針對(duì)深部巖溶“探不到”，地質(zhì)界面“測(cè)不準(zhǔn)”的技術(shù)瓶頸，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所智能巖石力學(xué)團(tuán)隊(duì)劉鎏博士與同濟(jì)大學(xué)石振明教授團(tuán)隊(duì)、武漢長(zhǎng)盛工程檢測(cè)技術(shù)開發(fā)有限公司等單位開展產(chǎn)-學(xué)-研合作研究，在探測(cè)裝備和解譯算法展開了創(chuàng)新，形成了巖溶探測(cè)新裝備、反演成像新方法，有效地解決上述難題。具體體現(xiàn)在：(1)發(fā)明了鉆孔多頻聲波探測(cè)和樁孔陣列式聲吶探測(cè)裝備，突破了鉆孔周圍和樁底持力層溶洞的分米級(jí)定量定向探測(cè)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外深覆蓋型巖溶快速精準(zhǔn)探測(cè)的技術(shù)空白；(2)發(fā)明了鉆孔周圍巖溶的全波形反演方法，定量表征了孔周巖溶填充物的彈性參數(shù)。突破了樁孔底持力層巖溶頂板10-2mv級(jí)弱反射波的提取技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)單樁10分鐘內(nèi)完成持力層巖溶探測(cè)和解譯，實(shí)踐反饋顯示準(zhǔn)確率超90%。研究成果得到了廣西和貴州兩個(gè)巖溶強(qiáng)發(fā)育省份的勘察規(guī)范在巖溶定量和定向探測(cè)等關(guān)鍵指標(biāo)上的唯一推薦。成果作為重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)獲得了2022年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，湖北省高價(jià)值專利大賽金獎(jiǎng)，中國(guó)公路學(xué)會(huì)優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)。
相關(guān)研究成果已在《Engineering Geology》《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》等知名期刊上發(fā)表，授權(quán)了中國(guó)和美國(guó)發(fā)明專利多項(xiàng)，研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目42207211和42172296資助。
????論文鏈接：
????https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2023.107124
????https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2021.107048
圖1 鉆孔周圍不良地質(zhì)和巖體結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)探測(cè)示意圖
圖2?巖溶地區(qū)某工程探測(cè)結(jié)果與綜合驗(yàn)證