不同地形条件范文
不同地形条件范文（精选7篇）
不同地形条件 第1篇
关键词：道路噪声污染,线源,地形数据,声环境影响预测
0 引言
公路项目运营期噪声影响的特殊性, 主要体现在流动性线状声源对于环境的影响。对于区域跨度范围较大的道路项目, 由于道路设计选线会途经不同类型的地形区域, 因此, 不同地形对噪声传播的影响, 建成运营后将直接决定沿线敏感点的噪声污染超达标情况。
目前在道路噪声预测工作中, 往往是做“保守预测”, 忽略地形数据的导入, 默认噪声污染在平坦地形下传播, 仅考虑最危险情况下, 抓最不利影响, 预测最大源强下对敏感点的影响来作为评估噪声污染强度的参考, 进而分析超达标情况。忽略地形数据, 必然会导致预测结果的偏大, 取得更加保守的参考值。但是, 在运用软件预测过程中, 地形数据这一部分的缺少不但会导致预测结果的片面、失真, 更有可能会对一些项目的最终选线、走向合理性审批产生很大的影响, 导致重新设计、选线, 浪费资源, 增加了项目方案的审批时间、增大了项目建设的施工量, 严重影响项目规划进度、浪费社会资源。为了更加全面、清晰地反应不同地形区域对噪声传播的衰减影响, 本次研究以近期完成的某国道建设项目作为案例, 探讨地形数据在噪声预测中的影响, 以期为今后道路噪声影响预测与评价工作提供参考和借鉴。
1 预测模型介绍
Noise System模型是环安科技公司以《环境影响评价技术导则—声环境》 (HJ2.4—2009) 中推荐的模型为基础开发的预测软件, 可以计算点、线、面、室内声源、公路声源等的传播, 噪声衰减过程考虑了声屏障、建筑物、空气吸收、地面吸收、绿化林带、反射等的影响, 支持离散点、线接受点、垂向线接受点、垂向网格、水平网格结果计算, 支持AUTOCAD图形 (DWG格式) 、常见位图 (jpg、BMP等格式) 的导入和定位, 支持常见GIS文件的导入[1,2]。模型计算原理。
第i类车等效声级的预测模式
式中:Leq (h) i—第i类车的小时等效声级, d B (A) ;
—第i类车速度为Vi, km/h;水平距离为7.5 m处的能量平均A声级, d B (A) ;
Ni—昼、夜间通过某个预测点的第i类车平均小时车流量, 辆/h;
r—从车道中心线到预测点的距离, m;适用于r>7.5 m预测点的噪声预测。
Vi—第i类车的平均车速, km/h;
T—计算等效声级的时间, 1 h;
ψ1、ψ2———预测点到有限长路段两端的张角, 弧度, 见图1所示。
ΔL—由其他因素引起的修正量, d B (A) , 按下式计算:
式中:ΔL1—线路因素引起的修正量, d B (A) ;
ΔL坡度—公路纵坡修正量, d B (A) ;
ΔL路面—公路路面材料引起的修正量, d B (A) ;
ΔL2—声波传播途径中引起的衰减量, d B (A) ;
ΔL3—由反射等引起的修正量, d B (A) 。
总车流等效声级为:
2 案例分析
本次研究选取某国道建设项目作为试验案例。该项目为新建道路工程, 道路等级为二级, 全长87.915 km, 为双向2车道, 路面类型为沥青混凝土, 设计车速为80 km/h。
软件运行过程采用设计方案中提供的近期小时预测交通量作为模式输入数据, 见表1。根据建设技术指标, 预测模式中各参数及车型比的确定详见表2。
单位:辆/h
在采用Noise System模型进行预测过程中, 采用srtm.csi.cgiar.org网站提供的全球30 m×30 m的地形数据。
由于本条道路长度较长, 跨区范围较大, 因此选取其中微丘陵地貌段作为研究预测对象, 预测范围2.5 km×3.5 km, 预测接收点网格50 m×50 m。
3 结果对比与分析
3.1 计算结果
根据模型计算结果, 在考虑微丘陵复杂地形条件下, 各敏感点的噪声预测值见表3所示, 昼夜间噪声预测等声级线分布见图2、图3所示;在不考虑地形数据的情况下, 各敏感点的噪声预测值见表4所示, 昼夜间噪声预测等声级线分布见图4、图5;该路段建成运营后, 各敏感点实际监测噪声值见表5所示。
单位:Leq[d B (A) ]
单位:Leq[d B (A) ]
单位:Leq[d B (A) ]
3.2 结果对比与分析
对两种地形条件下的预测结果与实际监测结果进行对比、计算得出不同地形条件下的预测结果偏差量及超达标情况, 见表6所示, 分析可知:
(1) 在考虑为简单地形条件下, 位于噪声2类标准区域的敏感点1、2, 昼、夜间噪声预测结果均超出2类标准值, 最大超标量分别为:10.02 d B和8.81 d B;位于4a类标准区域的敏感点3, 昼、夜间噪声预测结果也均超出标准值。其中, 各敏感点昼间、夜间的超标量有所不同, 主要是昼、夜间交通量的差别所致。
(2) 在考虑微丘陵地形影响情况下, 敏感点1、2, 昼、夜间噪声预测结果均未超出2类标准值;敏感点3, 昼、夜间噪声预测结果也均未超出4a类标准值。该结果在考虑项目所在区域为复杂地形 (考虑微丘陵地貌影响) , 模式参数设置与简单地形条件下设置一致的前提下, 计算结果偏小。并且, 由于该路段地处微丘陵地貌区域, 道路两侧预测范围内均为丘陵地貌, 地形起伏变化较大, 受丘陵屏障的影响, 噪声在向两侧传播过程中随着距离的递增, 不断衰减。
(3) 从表3和表4的预测结果可以看出, 在复杂地形条件下, 噪声污染强度随着敏感点距离道路中心线距离的增加, 衰减效果较简单地形更快。
(4) 从表6可以看出, 较简单地形的影响, 考虑复杂地形影响后的噪声预测值与道路建成后各敏感点的实际监测值有更好的接近。最大偏差为2.31 d B, 小于3 d B。
4 结论
(1) 本论述分别考虑复杂地形、简单地形对道路噪声污染传播的影响, 分别确定了某国道建设项目微丘陵段在不同地形条件下对沿线敏感点的影响以及超达标情况。其中, 简单地形条件下得出的各敏感点噪声预测值均超出相应标准, 复杂地形条件下的各敏感点均达标。
(2) 结合研究路段所在区域的地形特点, 通过对比分析采用Noise System V2.0.1预测软件计算公路噪声在复杂地形条件下和简单地形条件下对沿线敏感点的影响, 可以看出, 噪声在传播过程中受复杂地形的影响, 衰减效果十分明显。
(3) 通过预测值与项目运营后实测值的对比, 可以看出, 考虑复杂地形后的预测值与项目运行后所产生的噪声污染值有很好的符合性。
5 结束语
在公路建设项目中, 预测机动车噪声污染很重要, 而在预测计算过程中, 除噪声源强参数之外, 考虑路段沿线地形地貌对预测结果的影响很重要, 这不仅关系到最终的噪声预测结果准确与否, 而且还会对道路选线及沿线敏感点是否搬迁等一系列问题产生决定性的影响。因此, 在具体道路建设项目机动车噪声预测的过程中, 建议务必在预测过程中添加地形数据, 考虑地形对噪声污染传播的影响, 从而为环境噪声影响评价工作提供更为合理、贴近实际的评价依据。
参考文献
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不同地形条件 第2篇
重庆轨道交通六号线二期蔡家嘉陵江大桥是轨道交通六号线连接北碚区和渝北区的重要节点工程, 桥梁全长1250m, 为轨道跨江专用特大桥。该桥主桥为双塔双索面斜拉桥, 上部结构为预应力混凝土连续梁, 主跨跨径250m, 两个边跨跨径135m, 两个辅助跨跨径60m。北岸引桥自7#墩至16#台, 共9跨, 其中第15、16跨桥梁高度小, 上部结构箱梁采用支架现浇;第8~14跨和主桥北岸辅助跨 (第7跨) 上部结构箱梁采用移动模架现浇施工, 移动框架施工桥跨立面如图1所示。
本工程移动框架现浇区间的特点是:箱梁跨度大, 除第14跨50m外, 其余跨度均为60m, 为移动框架施工的上限跨径:墩身高, 主桥辅助墩P6高度为96.5m, 引桥桥墩P7~P13高度分别为87m、82m、77.5m、73m、66m、50m、31m;箱梁位于曲线上, 曲线半径650m, 为小曲线半径;箱梁宽度渐变, 引桥由12m过渡至16.773m (P14墩顶宽) , 辅助跨宽15m。
2 移动模架特点及拼装方案选择
2.1 移动模架特点
本工程移动模架施工集大跨径、桥梁高度大、小曲线半径和梁体变宽四大难度于一体, 实施过程中需要因地制宜进行移动模架设备改造及施工方案的优化调整。
本工程移动模架特点如下:
1) 采用超大托架, 并在墩身内开阔预埋钢盒, 托架剪力销插入钢盒以支承托架。
2) 采用墩顶起重机和大吨位卷扬体系, 实现大吨位托架超高距离的装卸。
3) 模板水平整体开合, 底模足名够宽, 底模包侧模, 适应箱梁变宽。
4) 底模桁架及底模设置转铰, 半边底模桁架可侧向平转2.8m, 底模可向下旋转2.8m, 减少移动框架开合量。
5) 主箱梁与导梁间设置平转接头, 能实现3°转角, 便于曲线过孔。
6) 前述两点可使托架长度尽量减短, 又保证托架开模距离足够长。
2.2 移动模架拼装方案选择
本文着重论述移动模架的拼装技术。
支架拼装法适用于桥梁高度不大, 桥下地势较平坦的条件, 在首跨箱梁施工移动框架主梁节点位置下安装钢管临时支墩, 用吊车将主梁吊到临时支墩进行拼装;整体提升拼装法适用于桥梁高度较大, 桥下地势较平坦的条件, 在移动框架主梁节点处浇筑混凝土临时支墩, 将主梁、底模桁架等整体拼装好, 在墩顶安装提升设备将移动框架整体提升到位。
本工程移动框架施工从第14跨往第7跨方向推进, 移动模架施工的首跨位于悬崖地段, 其前进方向侧桥墩 (P13) 高31m, 另一侧桥墩 (P14) 高8.6m, 移动模架无法采用支架拼装法、整体提升拼装法等进行拼装。根据现场实际情况, 结合移动框架自身特点, 采用逐节拼装主梁并逐节顶推的方式进行拼装。
3 详细的拼装方案
3.1 拼装场地
P14桥墩往大桩号方向地势变高, 并且主便道在此通过, 不能切断, 而P13、P14桥墩间为悬崖, 因此, 移动模架只能在P14桥墩前后狭小的场地内拼装, 每拼装一节钢梁后往P13桥墩纵移顶推一次。
3.2 安装步骤及总说明
移动模架的安装顺序:托架→台车→前导梁→主梁→底模桁架→外模及其支撑系统→其它。
初始拼装前导梁及主梁节段6, 初始拼装后往前顶推一个主梁节段长度, 后面依次拼装主梁节段5、4、3、2、1, 并依次顶推, 最终使主梁就位。主梁拼装时分两批拼装底模桁架、底模。后导梁在第14跨箱梁施工结束后, 移动模架纵移时安装。
3.3 托架安装架安装
托架采用托架安装架安装, 架体由主支撑架、定滑轮组、50t吊钩组、卷扬机、导向滑轮组、定滑轮调节座和垫墩等组成。托架安装架架体锚固在墩顶预埋精轧螺纹钢筋上, 每个墩顶预埋4根φ32mm精轧螺纹钢筋, 埋入墩身长150cm, 外露长30cm, 单根拉力不小于300k N。托架安装架卷卷扬机放在桥墩下, 卷扬机底座下设置混凝土配重块, 共做12个, 边长均为0.8m, 高度1m。每个混凝土块中间预埋1根φ25mm精轧螺纹钢, 精轧螺纹钢锚入混凝土墩内部80cm, 外露长度50cm。每个卷扬机底座下锚固6个混凝土块配重, 托架安装架总质量30.98t (含卷扬机, 不包括配重块) 。托架安装架架体和卷扬机安装完毕, 给吊钩组及定滑轮组穿钢丝绳, 并调试托架安装架。
3.4 安装托架
P14桥墩墩旁托架仅安装托架上部结构、上部张拉梁和顶紧座, P13桥墩安装完整的墩旁托架。对于P14桥墩, 墩身两侧托架位置下地势高, 且为岩层, 用凿岩机挖除, 挖至托架上部结构底标高往下1.5m的位置, 立模浇筑支撑托架的承台。承台内留出主支撑及上斜支撑的位置, 控制好顶标高。吊装托架上部结构, 安装上部张拉梁和顶紧座, 墩身前后两侧各安装并张拉4根φ36mm高强度精轧螺纹钢筋, 每根张拉力435k N。P13托架先在桥墩下组拼, 用120t吊车依次将托架的
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摘要：结合重庆蔡家嘉陵江大桥北引桥及主桥北岸辅助跨移动框架施工工程安全, 介绍了悬崖地形条件下移动框架首跨逐节拼装主梁并逐节节顶推的施工技术。
关键词：悬崖地形,移动模架,顶推
参考文献
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不同地形条件 第3篇
1 工作面概况
晋煤集团寺河二号井94302综采工作面位于矿井二水平九四盘区, 主要回采山西组9#煤层, 煤层厚度0.94~1.69 m, 平均厚1.50 m, 煤层平均倾角3°。94302工作面上方3#煤层平均厚6.40 m, 已经开采完毕, 两煤层垂直间距45.42 m。工作面走向长492.4 m, 倾斜长150 m, 采用走向长壁后退式、一次采全高、全部垮落、综合机械化采煤法。工作面煤层底板标高在+598~+608 m, 地面标高在+820~+905 m。工作面无伪顶, 直接顶为黑灰色质密粉砂岩, 厚3.93 m;基本顶为灰色细砂岩层, 岩层以石英为主, 厚5.30 m。直接底为灰黑色块状石灰岩层, 厚0.45 m;基本底为灰黑色细砂岩层, 厚5.09 m。煤岩综合柱状如图1所示。工作面采用“一进一回”布置方式:94203巷为进风巷, 94204巷为回风巷, 沿煤层底板布置。工作面回采巷道设计为矩形巷道, 断面尺寸为4.0 m2.2 m, 采用锚杆、钢带、网、锚索联合支护, 顶板破碎地段铺设有金属网。工作面巷道布置如图2所示 (图中虚线部分为工作面上方3#煤层中巷道) 。
94302工作面对应的地表地形复杂, 地势崎岖, 地表地势较高地方多为陡坎斜坡, 过渡地带多为陡崖, 区域内植被繁茂, 有少量农田。部分地表地势较为平坦, 多为农田。地表聚居着一个小村落, 随着工作面的回采, 居民也陆续搬迁。区域内有公路通过, 无大的河流通过。在靠近工作面终采线一侧约100m范围内地势较高, 其他区域地势相对较低。
2 地表岩移观测方案设计
2.1 观测线及测站布置
在观测方案设计之前, 工作人员对工作面对应的地面实际情况进行了勘察。勘察发现, 工作面上方地表为山区, 落差较大且布满灌木, 严重影响观测工作的进行。因此, 结合剖面线观测站设计方法的相关规定, 考虑在工作面走向方向上布置1条走向观测线, 沿工作面倾斜方向上布置1条倾向观测线 (观测线长度各为走向、倾向长度的1/2) 。通过寺河二号井实际地质采矿条件判断并结合项目及观测内容需要, 将走向观测线设计长476 m, 沿3#煤层中的岩层移动观测巷道方向布置, 其中与巷道平行段长250 m, 沿工作面走向方向段长226 m, 走向方向上共布置19个测点, 相邻两个测点的间距为25 m, 测点从工作面上方向工作面外部依次命名为Z1, Z2Z19;倾向观测线布置在采空区的中心, 具体位置为距工作面开切眼前方197 m处, 倾向测线长度设计为212 m, 测线上共布置9个测点, 测点间距为25 m, 测点编号由工作面外向内依次为Q1, Q2Q9。地表测点布置如图3所示。
2.2 观测内容与方法
此次观测采用GPS南方S82一体化RTK进行观测, 采用控制点测设、全面观测和日常观测相结合的观测方法, 观测内容包括地表测点的高程观测和测点的平面观测。主要观测程序可以概括为: (1) 连接测量。为了把观测站和矿区控制网联系到一起, 以确定井上下的对应关系, 在观测点埋好10~15 d且点位固定后, 在观测站地区被采动之前, 进行2次连接测量并取其平均值作为各测点平面位置和高程测量。 (2) 全面观测。除了在采动后第1次和地表移动稳定后最后1次全面观测, 还根据相关指标在地表移动活跃期进行不少于4次全面观测, 并适当加密水准测量。 (3) 日常观测。除全面观测外, 在回采工作面推进一定距离 (相当于0.2~0.5H0) 后, 在预计可能首先移动的地区, 选择几个工作测点, 每隔几天进行一次水准测量, 在地表移动活跃期还应增大测量频度。
3 观测结果分析
3.1 地表移动规律分析
综合连接测量、全面观测与日常观测的观测数据进行处理分析, 主要对走向观测线、倾向观测线上各测点的沉降及水平移动规律进行分析, 以测点距开采边界的距离为横坐标, 以测点移动值为纵坐标, 绘制出走向观测线及倾向观测线上各测点移动曲线如图4、图5所示。地表移动基本参数见表1。
由图4可以看出, 随着工作面的推进, 下沉值及下沉范围逐渐增大, 特别是Z1、Z2、Z3、Z4测点在2012年7月28日工作面推进时开始发生下沉。随着工作面的继续推进, 下沉量变大, 在地表形成移动盆地, 盆地随着工作面的推进而出现凹凸变化, 下沉最大值滞后终采线一段距离 (即位于移动边界附近) , 并未出现在移动盆地的中央;随着工作面推进, 沉降及水平移动范围逐渐增大, 当工作面推进到一定程度后, 山坡产生滑移, 增大了指向下坡方向的水平移动, 从而使采空区上方出现较大的水平移动, 与平地开采引起的地表移动存在差异。
由图5可以看出, 随着工作面的推进, 倾向观测线上的各测点下沉值和下沉范围逐渐增大, 但最大下沉点的位置不变, 下沉分布规律不变, 与一般平地的下沉分布规律相同;随着工作面推进, 地表水平移动和范围逐渐增大, 但最大水平移动点的位置不变, 分布规律不变。由于受地形的影响, 最终只出现指向下坡方向的水平移动, 水平移动曲线不与采空区中央对称, 与一般平地的分布规律存在较大的差异。
3.2 地表移动变形动态参数特性分析
(1) 地表移动超前影响分析。反映地表移动的超前影响的主要参数是超前影响距与超前影响角。地表始移动点到工作面的水平距离L称为超前影响距, 根据94302工作面地表移动变形观测可知:地表始移动点到工作面的水平距离即超前影响距为154m, 进一步计算可得超前影响角为66.25°。
(2) 地表移动滞后分析。当地表达到充分采动或接近充分采动时, 在地表下沉曲线上, 最大下沉速度点的位置总是滞后回采工作面一定的距离, 这种现象称为最大下沉速度滞后现象, 该距离称为最大下沉速度滞后距, 用L'表示。根据94302工作面地表沉降实测数据分析, L'为84.2 m, 进一步计算可得最大下沉速度滞后角为76.4°。
3.3 地表移动角量参数分析
(1) 地表移动边界角。根据走向沉降曲线可知, 测点Z13沉降值为40 mm, Z14沉降值为9 mm, 因此沉降值为10 mm的点位于测点Z13与Z14之间, 采用插入法计算该点的位置, 由于两点间距为22.4m, 因此沉降值为10 mm的点距离Z13点21.68 m, 距离Z14点0.72 m。可以得出, 走向线边界点距离采空区边界130.55 m, 进一步计算可知, 走向边界角为71°。
根据倾向沉降曲线可知, Q1点的累计沉降值为0, Q2点的累计沉降值为47 mm, 因此倾向测线上沉降值为10 mm的点位于Q1Q2之间, 根据插入法计算该点的位置, 距离Q1点2.8 m, 距离Q2点10.3m, 因此, 可以得出倾向测线边界点距离采空区边界124.4 m。进一步计算可知下山移动边界角为72°。
(2) 地表移动角。根据走向观测线的测量数据, 通过走向观测线的倾斜曲线、曲率曲线、水平变形曲线, 计算出走向移动角为78.5°;根据倾向观测线的测量数据, 通过倾向观测线的倾斜曲线、曲率曲线、水平变形曲线, 计算出倾向移动角为76.6°。
(3) 地表移动裂缝角。在现场观测过程中, 2012年9月23日发现在工作面开切眼前方451 m处出现平行于工作面方向的一组平行裂缝, 该组裂缝主要由2条比较明显的裂缝组成, 2条裂缝间距为1 m, 裂缝长约15 m, 延伸至麦田内时由于土质松软, 裂缝不明显, 裂缝最宽处为70 mm, 据此计算得出走向裂缝角为85.3°;2012年12月29日, 在工作面终采线前方又发现1条平行于工作面推进方向的裂缝, 裂缝长约50 m, 裂缝最大宽度为50 mm, 裂缝距离工作面开采边界的距离为49 m, 据此计算得出倾向裂缝角为81.1°。
4 结论
(1) 通过现场观测分析发现, 地表沉陷规律与平地开采引起的地表下沉规律类似, 但是由于山区地形的影响, 水平移动规律与平地开采引起的地表移动规律存在较大差异, 走向方向上在采空区上方出现较大的水平移动, 倾向方向上只出现指向下坡方向的水平移动。
(2) 根据观测数据分析可知, 走向最大下沉值为1 264 mm, 最大下沉速度42.21 mm/d, 最大水平移动值分别为540.9, -73.4 mm, 最大水平变形值分别为5.59, -5.66 mm/m;倾向最大下沉值1 238mm, 最大下沉速度47.29 mm/d, 最大水平移动值分别为149, -197 mm, 最大水平变形值分别为2.41, -4.69 mm/m。
(2) 根据观测数据分析可知, 地表移动超前影响角为66.25°, 最大下沉速度滞后角为76.4°, 走向边界角为71°, 下山移动边界角为72°, 走向移动角为78.5°, 倾向移动角为76.6°, 走向裂缝角为85.3°, 倾向裂缝角为81.1°。
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不同地形条件 第4篇
响水沟大桥为四川省大渡河长河坝水电站在建省道S211公路工程, 位于大渡河长河坝水电站工程区响水沟内, 两岸岸坡陡峻, 呈“V”型沟谷。丹巴端大部分基岩裸露, 姑咱端边坡以覆盖层为主。两端均与隧道直接相连, 无过渡段, 地势险要, 无操作场地, 上山得搭设支架作栈道, 设计路面至沟底约80 m, 施工非常困难。响水沟大桥与响水沟正交, 采用一孔跨越响水沟中承式钢管混凝土拱桥, 拱肋采用悬链线无铰拱, 净跨径Lo=133 m, 净矢高fo=33.25 m, 计算跨径L=134.83 m (斜置长度) , 净矢跨比f/L=1/4, 拱轴系数m=1.5。采用正拱斜置, 拱脚连线与水平线夹角为1.06°。桥梁全长为154 m;桥面结构采用吊杆吊预应力工字型横梁, 纵置桥面板, 桥面板结构连续。桥台采用重力式结构, 基础采用桩基或刚性扩大基础。
2 项目主要研究目的和内容
2.1 研究目的
无塔架吊装施工技术充分利用高陡狭窄山坡的地形特征, 以空间优势解决平面不足, 为场地狭小、跨度较大的桥梁施工提供了新的思路。又由于取消了高大的塔架和庞大的重力式锚锭, 节省了大量的钢结构和混凝土等建筑材料, 经济效益明显。是变不利因素为有利因素一个典型案例, 为我们以后施工开阔思路有一定启发, 为广泛交流施工经验, 研究制定和完善该类桥梁切实可行的一套施工工艺, 探讨其施工经济技术指标提供一些参考。
2.2 主要研究内容
钢管拱肋的吊装为钢管混凝土拱桥施工的关键问题, 本文结合响水沟大桥钢管混凝土拱大桥的施工实践, 主要研究了缆吊吊装斜拉扣索悬拼法。
3 钢管拱桥吊装施工技术研究
3.1 缆吊系统的选用与设计
3.1.1 缆吊系统的选用
目前国内施工大跨度钢管拱肋通常采用三种方法:一是采用支架施工, 由于响水沟大桥沟谷较深, 两端绝壁, 响水沟汛期有泥石流, 若采用支架施工, 经济性及技术可行性且不讨论, 安全性要求通不过;二是转体施工法, 是将拱肋分为两个半拱在两岸进行支架制作拼装, 然后通过转体合拢的一种施工方法, 它对两岸需要很宽的场地进行半幅拼装, 响水沟大桥两端均为绝壁, 不具备这个条件, 所以转体施工无法实施;三是采用塔架缆索吊装法, 分段悬臂安装, 然后合拢, 它需要在桥台拱座后面用万能杆件拼装主缆塔架和扣索塔架, 同时要在塔架后方设置重力式锚锭, 该方案在桥轴线方向特别是桥台后方需要很大的场地。但是本桥桥台位于半坡绝壁上, 没有这样的场地, 只有挖掘隧道 (锚洞) 解决空间问题, 而两岸陡峻岩壁都超过了塔架高程, 可以尝试利用。经过反复计算和论证, 借鉴缆索吊机斜拉扣挂悬臂拼装法原理, 决定取消塔架 (主缆塔架和扣索塔架) 及重力式锚锭等临时设施, 改成无塔架缆索吊装法。锚洞设足够空间, 后锚浇筑钢筋混凝土锚锭解决, 扣索系统与起吊系统后锚二合为一。如图1所示。
3.1.2 索吊系统简介
根据响水沟大桥设计方案以及所处桥位的地形地质特点, 采用缆吊吊装施工;缆吊由吊装系统、扣挂系统和稳定系统组成。吊装系统由地锚、承重主缆缆索、起重索、牵引索、卷扬机跑车和吊点等组成;扣挂系统由扣索地锚和扣索等组成;稳定系统由平衡索、缆风索等组成。
3.1.3 无塔架缆索吊机及扣挂系统的设计
缆索吊机的选用:据拱节最大吊重G, 选用每组承载力相匹配的缆索吊机。
洞锚高程的确定:拱肋吊装中, 为保证合拢段能够提升到设计高程 (加预拱度) , 洞锚的高程必须大于H。
式中h1钢管拱肋设计高程加预拱度;
h2捆绑高度;
h3起吊高度 (含滑轮组高度、滑轮组与滑轮组最小
起吊安全距离、走行小车高度) ;
h4主索最大工作垂度;
h5L/15, L为主索跨度 (两岸索鞍间距) 。
结合现场条件和施工计算, 确定该缆吊系统索跨沿主桥轴线桩号顺序由姑咱岸至丹巴岸依次为31.29 m+290 m+21.47 m。据上述方法确定的最大吊重和结构计算主索拉力:
Tmax=槡H2max+V2
地锚受力不能小于公式计算力:
P锚=P主+ΣPi扣+P牵max+P起/10
式中P主主索索力;
ΣPi扣扣索力合计;
P牵max最大牵引力;
P起/10最大起重力的10%。
两个吊点共能承受吊重根据实际吊重进行设计。采用相关计算方法分别计算出主索、扣索、起重索、牵引索以及扣索和主索的后锚规格型号参数。
3.2 缆吊系统的安装
3.2.1 缆吊安装及吊装流程
结合本工程实际情况, 确定本项目的吊装流程和缆吊施工流程见图1。
3.2.2 缆吊系统的安装
1) 主缆承重索安装。用两岸的卷扬机, 将钢丝绳通过索鞍的牵引索滑轮往返连续牵引, 使钢丝绳直径逐次更换加粗 (自φ6~φ24~φ39) , 最后将φ39钢丝绳挂于索鞍牵引索滑轮, 调整其垂度为15.6 m后, 两端锚于地垅上。具体做法如下:采用细钢丝绳带动粗钢丝绳来回牵引的方法安装主缆。先将一根φ6.0的细钢丝绳用人工经原响水沟沟底牵引至两岸, 然后两岸操作工人同步并进, 将该细钢丝绳的两端移至本桥位置, 并将一端固定到卷扬机滚筒上, 细钢丝绳的的另一端绕过索鞍后连接φ24的钢丝绳, 开动卷扬机, 收紧φ6.0的细钢丝绳, φ24的钢丝绳则顺其绕经两个索鞍达到对岸, 最后, 将φ24的钢丝绳作为牵引绳, 按照上面同样的方法牵引φ39的钢丝绳, 将φ39的钢丝绳一端固定在主索地锚作为“死头”, 另一端通过滑车组与主索地锚相连作为“活头”, 在“活头”端通过收放松紧索进行主缆垂度的调整直至达到设计要求, 这样就完成了主缆的安装。
2) 安装跑车。安装前, 须将临时承重索在安装跑车一端打梢放松, 以便跑车就位。跑车可分为三大吊进行安装 (下挂架及承重动滑轮组暂不安装, 待穿起重索时再安装) 。先吊装一组走行轮对置于两根轨索上, 并稳妥捆绑固定, 防止跌落;后吊装另一组走行轮对置于轨索上, 并将两组走行轮对连接;再吊装上挂架及起重定滑轮组。
3) 挂设牵引索。该缆吊设计为在跑车两端走行轮对轴上各连接一根φ24钢丝绳, 分别挂上两岸的卷扬机。由两岸的卷扬机同步松放来牵引。
4) 挂设起重绳。将临时牵引索一端与辅助卷扬机连接, 从转向轮中引出。用工作索将下挂架及起重动滑轮组提升至跑车上挂架下方并临时锁定。φ19.5起重钢索由起重卷扬机引出, 经转向通过起重滑轮, 按设计穿绕滑车组后将绳头与原临时牵引索连接。起重钢索应留有不少于8m的活头。拆去打梢千斤绳, 启动起重卷扬机松放起重钢丝绳, 同时对岸收紧临时牵引索, 将起重钢丝绳拉至对岸索鞍附近打梢暂时固定于索鞍基础上。
5) 下挂架安装平衡重。开动牵引卷扬机, 使跑车移至适当的位置, 放松起重索下挂架下落接近地面:下挂架调至水平状态, 安装分索器和平衡重。平衡重须用螺栓、销轴可靠连接固定, 摆放对称, 受力均衡, 使下挂架起落时平稳自如。
6) 全面检查调整。缆吊安装完毕, 应全面进行检查调整。各个地垅埋设须安全可靠;绳索连接、锚固正确, 绳夹的规格、数量、间距符合规定;滑轮转动灵活, 与钢丝绳吻合良好, 制动可靠, 容绳量满足要求, 钢丝绳松放至最大使用状态, 滚筒上不得少于4圈;同组轨索须相互平行, 跑车走行顺畅、不偏斜、不磨挂轨索;下挂架起落自如并保持水平。利用全站仪无棱镜测承重索跨中自由状态下标高是否一致。
3.2.3 扣索安装
扣索安装前, 先计算好各段扣索的长度, 将扣索的一端通过滑车组与扣索地锚连接后, 将另一端利用缆吊系统绕经索鞍后自然松落并栓好, 在进行拱肋扣挂时再将其与拱肋扣点连接。用卷扬机收放扣索松紧索来调节扣索的长度, 从而达到调整拱肋标高的目的, 在通过横向调位风缆调整好拱肋轴线和拱肋标高均达到设计之后即对松紧索和扣索“打保险”, 防止卷扬机不良运转时造成拱肋标高变化。
3.2.4 后锚及稳定系统的安装
锚洞和锚梁严格按照施工设计进行布置和施工, 且结合缆吊及扣挂系统留够接头。按照要求风缆地垅设置在斜坡上时, 地锚应将地锚多埋深1 m。横向稳定措施如图2所示。
3.3 缆吊系统的试吊验收
3.3.1 缆吊验收检验程序
缆吊施工前应向当地政府安监部门特种所上报缆吊立项申请和施工方案, 验收时报当地政府安监部门一起验收后颁证才能投入使用。使用完毕销项。缆吊检验程序分为:资料审核、现场检查、荷载试验3个步骤。
3.3.2 试吊
根据有关技术规范规定和本桥的实际情况, 以本桥节段最大设计吊重的1.2倍G为试吊重量;按空载50%G100%G确定。各种荷载状态在吊装范围内走行试验, 并测试垂度等项目。
根据响水沟大桥现场地形地质特点, 利用现有地形, 两岸不设塔架。在姑咱岸长河坝隧道口前后位置修筑平台作为拱肋等预制构件临时存放和起吊区域, 在吊装施工开始前, 拱肋节段和其他预制构件在场外预制完成后运至施工现场运至该平台储存, 条件成熟后进行试起吊。
3.3.3 检验结果的判定
检验结果判定:缆吊各检验项目的内容要求与方法符合要求且满足要求时, 可判定为合格;凡不合格项超过合格判定条件的, 均判定为不合格。凡一项指标不合格的, 缆吊均判定为不合格缆吊。对判定为不合格的缆吊, 施工或使用单位修理整改, 直至整改合格为止方才判定合格。
3.4 钢管拱肋安装方法
3.4.1 钢管到场的验收和现场拼装
由于现场条件限制, 钢管拱肋加工为厂内加工成8~12m一节段, 出厂前进行1∶1放样预拼验收, 节段先用超声波检测后, 到场验收资料:钢材材质证明书和产品检验合格证、焊管焊缝透射检测资料、加工检查评定资料。
到场后进行1∶1放样, 采用CO气体保护焊拼接。拼接完毕标注轴线。节段拼装在事先做好的台座胎架上拼装焊接, 焊接前对内外弧长、弦长、矢高、轴线、接头错位等逐一检查, 在确认无误后才施焊, 最后检查合格后方可进行吊装。
3.4.2 钢管拱肋及横撑安装程序
根据实际情况, 钢管拱肋拼装焊接适合在响水沟底平台上进行。钢管拱肋安装顺序为:先吊装丹巴岸下游侧的1、2、3段, 再吊装姑咱岸下游侧的4、5、6段, 然后吊装丹巴岸的合拢段, 详细顺序见图3所示, 拱肋拼装一般按设计要求进行, 待空中拼装的管节在桥台预拼场由平板车运至缆索起吊位置, 由缆索吊做水平与垂直运输。
拱肋吊装顺序:吊装第一段拱肋安装拱脚临时铰安扣索用扣索将a点顶标高调到适当位置吊装第二段拱肋, 第一段焊接固定, 调整接头并焊接接头钢板 (含接头处缀板) 安扣索用扣索将a、c点标高调到适当位置吊装第三段拱肋, 第二段焊接固定, 调整接头并焊接接头钢板 (含接头处缀板) 安扣索用扣索将a、c、e点标高调到适当位置吊装第四段拱肋先安装吊处接头, 第三段焊接固定, 调整接头并焊接接头钢板 (含接头处缀板) 然后安装合拢处接头安装拱顶横撑张拉扣索以调校拱肋标高将拱肋弦管与拱座预埋钢管焊接。
拱肋吊装前, 安装好拱脚临时铰, 悬拼过程中允许拱肋绕铰转动。每吊装一个节段, 安装好扣索及横向缆风索, 并设置临时横撑。以利于保证横向稳定。安装合拢段前预先通过扣索调整拱肋竖向位置, 通过横向缆风索调整拱肋水平位置, 然后再安装拱顶合拢段。两条拱肋全部合拢后, 全面校核一次拱轴线坐标, 并调整到容许误差范围内, 再对焊合拢钢管, 用加劲钢板补焊拱肋钢筋接头, 以保证受力连续。最后焊接封死拱脚临时铰并浇筑拱座预留槽口混凝土, 形成无铰钢管桁架拱, 待拱脚混凝土强度达到设计强度后逐渐拆除扣索。吊装施工现场见图4。
3.5 拱肋的安装调整及索力的动态调整
根据安装阶段拱肋的不同受力情况, 分三种状态计算扣索张力在缆吊设计时已经作了计算, 但那只是理论上的。而在实际操作中各接头焊接完毕, 起重松吊后处于多次超静定状态, 再加之平衡索为控制水平位置受力时的产生水平和竖直分力的影响, 实际扣索受力与计算肯定是不同的。实际扣索受力与计算相差太多, 不但影响拱肋的线型, 而且可能因为某根扣索受力过大突破极限引发安全事故。因此每吊装一节段需要结合线型调整需要量测索力, 按照计算的索力调整索力 (包含扣索和平衡) , 使之接近理想状态。
3.6 拱肋的合拢
从拱脚段往上依次安装, 每段安装过程中设置对应的预抬高量。拱肋的安装调整完毕后及时进行合拢, 吊装合拢段前, 测量各管口的三维信息, 输入电脑, 根据监控单位提供的合拢阶段线型, 以及当时的温差修正值, 进行旋转模拟合拢, 根据模拟的结果, 决定合拢段的精确长度。
钢管拱肋的合拢是全桥施工的关键, 因为关系到拱肋结构受力是否合理、是否满足设计要求的问题, 故线型控制、合拢段长度和合拢温度是关键三要素, 务必在各项指标检查合格后才焊接。
4 结束语
响水沟大桥吊装完成经检查验收各项技术指标均符合设计和规范要求, 证明整个施工方案工艺是成功的, 无塔架吊装施工技术充分利用高陡山坡的地形特征, 以空间优势解决平面不足, 为场地狭小、跨度较大的桥梁施工提供了新的思路;又由于取消了高大的塔架和庞大的重力式锚锭, 节省了大量的钢结构和混凝土等建筑材料, 经济效益明显, 成为变不利因素为有利因素一个成功典型案例, 为我们以后施工开阔思路有一定启发。
参考文献
[1]JTG/T F50-2011 JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[S].
[2]GB50017-2003钢结构设计规范[S].
[3]路桥施工计算手册[M].
[4]B50205-2001钢结构工程施工及验收规范[S].
不同地形条件 第5篇
在全世界范围内, 每年都有数以万次的泥石流灾害发生, 仅在中国, 2009年就发生了1 400多次泥石流灾害, 由于其暴发突然、来势凶猛、迅速, 很难做到提前防范, 致使每次大型泥石流发生时都会给当地居民和环境带来严重的灾害, 对人民和国家造成无法估计的巨大损失。因此, 为了减少泥石流造成的危害, 有必要对影响其最终堆积范围的地形条件进行研究。
室内泥石流物理实验模拟装置虽可以对泥石流运动过程进行模拟, 但由于实验平台限制, 只能进行小型模拟, 且成本较高, 因此不少学者开始转向通过计算机对泥石流进行仿真模拟。其中一些学者采用基于网格的数值方法, 如三角网格的有限差分法、FVM法等对溃坝泥石流的运动进行了研究[1]。但是基于网格的数值方法存在一些不足之处, 如在计算流体动力学中大变形、自由表面等问题时, 网格会产生畸变, 导致误差较大或无法进行[2]。因此本文采用无网格算法中的SPH方法对泥石流进行模拟, 并用室内物理模拟实验对数值模拟结果进行验证, 最终得出泥石流的堆积长度随地形条件的改变而逐渐发生变化, 且受堆积区坡度的影响最大。
1 数值模型的建立
本文主要研究泥石流堆积长度与地形条件的关系, 为分析泥石流的堆积情况, 建立了二维地质数值模型, 该模型的核心算法为SPH (光滑粒子流体动力学) 算法, 其基本思想是将连续的流体假设为由一个个相互作用的微粒组成, 这些粒子相互影响, 共同形成了复杂的流体运动, 从而把对泥石流的研究转化为对粒子集合体的研究。
试验中, 通过改变物源区、流通区以及堆积区的坡度, 来研究泥石流的堆积情况。根据野外现场调查得到的资料, 发现该地泥石流物源区坡度在5°~20°之间, 中游流通区纵坡较大, 坡度在15°~25°之间, 下游地势平坦, 小于5°。为了解当地泥石流的物质成分, 从野外取样在实验室内进行筛析试验, 得到松散堆积物的物质组成及其他物理力学性质指标。数值模拟时, 为使研究方便, 假设各地形边界条件是不可穿透的, 即泥石流在运移过程中, 不考虑渗透问题。
野外泥石流堆积物的物理性质指标见表1。
2 模拟结果分析
以野外泥石流区地形条件为参考, 建立数值模型并进行模拟, 之后使用吉林大学室内泥石流模拟装置来对数值模拟结果进行检测, 室内模拟装置见图1。本次试验包括三组, 分别用来研究物源区坡度、流通区坡度和堆积区坡度单独作用对泥石流堆积长度的影响, 建立单因素试验的数学模型。由于篇幅有限, 只截取堆积区实验数据进行说明。
实验时, 控制水源量25 L, 控制供水流速为1 L/s, 供水时间25 s, 控制物源区坡度12°, 流通区坡度18°, 并保持不变, 之后依次改变堆积区坡度, 得到堆积长度。
实验结果如表2, 图2所示。
由实验数据可知, 两种模拟结果较为相似, 数值模拟结果的正确性得到保证, 观察拟合曲线可以发现随堆积区坡度变大, 堆积长度逐渐变大, 且这种变大趋势在逐渐增长, 即堆积长度的增长速度越来越快, 对这种现象的解释为, 随堆积区坡度的增大, 泥石流下滑时重力产生的下滑力在增大, 堆积长度变大, 当堆积区坡度增大到与流通区相接近时, 堆积区将变成流通区, 泥石流将不再堆积, 堆积长度无限增大。图3为数值模拟堆积区分别为1°, 2°, 3°时堆积情况。
3 结语
1) 在本文中, 数值模拟软件已经开发出来, 可以得到静态和动态的可视化模拟结果, 使得更容易被理解和分析。
2) 该软件除可以研究泥石流堆积长度与地形条件的关系, 还可以得到泥石流运动过程中的其他参数, 包括速度等。
3) 数值模拟结果与相应的模型试验实测数据基本吻合, 但在物源区模拟情况有一些误差, 还需改进。
4) NSL模拟器只能做二维平面上的模拟, 不能做三维方向上的分析, 具有一定的局限性。
摘要：以长白山某处泥石流堆积体为对象, 使用SPH方法, 研究了物源区、流通区、堆积区的坡度对泥石流堆积长度的影响, 并采用室内泥石流模拟装置进行对比验证试验, 模拟结果表明, 泥石流的堆积长度随地形条件的改变而逐渐发生变化, 且受堆积区坡度的影响最大。
关键词：泥石流,地形条件,数值模拟,堆积长度
参考文献
[1]廖谦, 倪晋仁, 曲轶众, 等.阵性泥石流运动与堆积的欧拉—拉格朗日模型——Ⅱ应用[J].自然灾害学报, 2009, 9 (4) :53-58.
不同地形条件 第6篇
1 地形的概念
地形是地貌和地物的总称。地貌是指地表高低起伏的形态和性质;地物是指分布在地表的人工或自然形成的固定物体。
2 地形的分类
地貌是构成地形的主要因素, 一般按起伏程度的不同, 可分为平原地貌、丘陵地貌和山地地貌。在军事上通常以地貌要素的三种起伏形态为基础, 按与其他地形要素的结合情况, 划分不同的地形类别, 并以对作战行动起主导作用的要素名称和特征命名。如把地形划分为:山地、丘陵、平原、水网稻田地、城市居民地、山林地、石林地、黄土丘陵、海岸与岛屿、沙漠戈壁、草原、沼泽等地形。
3 信息化条件下地面作战的主要特点
信息化作战的一个显著特点就是作战不仅在地面、地下、海上, 水下而且还空中、太空和电磁空间全面展开。它们紧密联系、相互影响、相互制约, 战场范围极其广阔, 多维, 并日趋一体化。但是不管怎么样, 陆战场是主要战场, 而地面战仍然是陆战场的主要作战形式。信息化条件下地面作战的主要特点如下。
3.1 非线性作战称为主要作战方式
非线性作战就是没有固定的战线, 在全纵深范围内选择有利的作战方向和交战地区, 通过在重点地区的决战, 来一举达成作战目的的作战样式。它需要实施空中、地面的快速机动, 才能超越战线, 深入敌内, 打乱其战斗节奏。
3.2 作战具有突然性和连续性
由于侦察距离增大, 分辨能力提高, 武器射程增大, 地面部队快速机动能力大大提高, 从而使地面作战的突然性增大。高技术武器装备持续作战能力的加强, 具有全天候全天时的作战性能, 进而使得地面作战得以夜以继日地不断进行。
4 地形在信息化地面作战的影响
在信息化战争条件下, 地形对作战的影响呈现出与以往不同的特点。如武器装备的机动性能提高了, 对地形的依赖降低了, 但是打击火力的增强, 对地形的隐蔽和防护提出了更高的要求。因此在信息化作战中, 指挥员就必须十分了解战场的地形, 合理利用好地形。
地形因素在现代战争的作用受到了各国军队的关注和重视。恩格斯曾指出“迅速判断地形的一切利弊, 根据地形特点迅速地配置自己的军队, 成了对指挥官的主要要求之一”。美军认为作战环境由地理、地形、气象和基础设施四大物质构成, 而地形是四大物质要素的核心。美军1993年版的《作战纲要》也明确规定:“指挥官必须具有识别地形的能力, 必须认识到其保护己方并使敌人处于不利态势的局限性。成功的指挥官要懂得地形及其如何影响作战”, 并具体规定了进攻作战和防御作战时地形的利用和改造问题。在未来的信息化战争中, 地形也将会起到重要的影响。
4.1 制约与影响战斗行动
现代战场情况瞬息万变, 攻防样式转换快, 机动的地位日益突出。随着科学技术的发展, 武器装备的性能得到了很大的发展, 部队的快速机动能力大为提高, 各种性能优良的地面、水面、空中作战平台具有很强的超越地形、克服地形障碍的能力, 冲破了地形对兵力兵器机动的一些限制。但是无论以什么样的形式机动, 都是在一定空间和特定的地形上进行的, 都或多或少的受到地形的制约。在马岛战争中, 由于马岛多为沼泽地, 道路少而路况较差, 水位高且土质松软, 英军的大量装甲车行驶速度缓慢, 尤其是那些轮式装甲车几乎无法前进。不得已, 在后续登陆部队后, 使用了两栖舰船, 改道从费茨罗伊湾进行了登陆, 结果遭到了阿根廷飞机的突然袭击, 造成了不少的损失。
4.2 制约与影响武器装备发挥
地形是信息化武器赖以生存的基础。许多信息化武器发展的主要目的之一就是克服地形障碍, 减少或消除地形对武器装备的影响。但是无论技术最先进, 性能最好, 只要陆地是战场, 地面是信息化武器的支撑点, 那么地形条件就会信息化武器产生影响。同时, 不同的地形条件对信息化武器的作战性能可起到减弱和阻滞作用。在科索沃战争中, 北约对南联盟进行了长达78天的轰炸, 但由于南联盟地区地形和气象比较特别, 武器装备的发挥受到了很大的影响, 结果南联盟在战后还保存了大量的作战力。1945年8月6日和9日, 美国在日本的广岛和长崎分别投下了一颗原子弹, 爆炸方式都是采用了空爆, 爆炸当量为2万吨梯恩梯, 爆炸高度都大约在500米左右。但就是因为受地形的影响, 广岛地势平坦, 而长崎位于山地河谷地区, 使爆炸的威力大为减弱, 结果造成的伤亡也有很大的差别, 广岛毁坏建筑物为63%, 死亡7万8千多人 (占总人口26%) , 长崎为40%, 死亡3万5千多人 (占总人口17.5%) 。
4.3 制约与影响作战指挥
一方面地形影响作战指挥的内容。作战指挥员要把作战的原则和战场的实际地形相结合, 综合客观分析, 从选择确定战场、目标, 拟定好作战计划, 选择好主攻方向等。另一方面, 在信息化作战中, 数字化的地形信息必将会得到广泛的应用。指挥员可以从地形信息系统数据库中查阅战场地形情况, 也利用计算机进行地形定量分析, 制定好各种作战方案。在海湾战争中, 美军第18空降军, 根据伊拉克沙漠地的地形特点, 采取远距离、高速度的地面推进和运用直升机作“蛙跳”式作战, 取得了巨大的成功。如若其作战地区是山岳丛林地的话, 那作战的效果未必有这么理想。美国国防部张在白皮书中也承认这场战争特殊之一就是我们在独特的沙漠作战。
摘要：信息化条件下地面作战是未来作战的主战场, 因而地形对作战有着不可忽视的影响。本文简单阐述信息化条件下地面作战的特点, 并简要分析了地形对其的影响。
关键词：地形,地面作战,影响
参考文献
[1]王宪之, 等.高技术战争与地形[M].北京:解放军出版社, 1995, 8.
不同地形条件 第7篇
电测深法、激发极化法、联合剖面法等电法勘探找水在不同地层中取得了成功。刘春华[1]采用综合物探方法, 对山东鲁西岩溶区找水进行了系统研究;刘福臣[2]利用联合剖面法对鲁东中生界地层地下水进行了研究, 找水效果明显;姬广柱[3]采用综合多种物探方法, 对山东平阴县的石灰岩地区进行了研究, 大大提高了成井率, 找水效果明显。刘福臣[4]采用激发极化法寻找泰山群变质岩地下水, 取得了成功的经验。在电法勘探找水野外测量过程中, 经常会遇到地形、低阻岩层、高阻岩脉、覆盖层、古河道等各种要素的干扰, 使得电测曲线出现各种假异常, 造成曲线畸变, 导致解释错误, 降低成井率。因此有必要对电测过程中各种干扰因素进行全面分析, 排除各种干扰因素的影响, 提高成井率。
1地形的干扰
1.1电测深法
当地面坡角小于20°时, 地形起伏变化对电测深曲线影响较小, 此时测线方向可任意选择。若地面坡度大于20°, 或者测线方向极距跨越山谷或山脊时, 地形起伏变化对电测深曲线影响较大。
地形对电测深的影响, 主要会产生电阻率降低、电阻率增加2种结果, 主要与供电极距在地形中的不同位置有关。根据多年的电测实践经验, 凡供电电极A、B连线以上有土体存在时, 由于土体的吸引作用, 测量的电阻率偏低;凡供电电极A、B连线以下存在大气时, 由于空气为绝缘体, 引起电流的聚集, 故测量的电阻率偏高。
室内模型试验表明[5]:当测点位于斜坡时, 所造成的地形异常较小, 而测点位于山顶或谷底时所造成的地形异常最大。对于同一种地形而言, 垂直于地形等高线的方向布置测线时, 地形所造成的异常比平行等高线方向布置测线时所造成的异常要大, 并且所造成的异常随极距AB/2的增大而增大;平行于地形等高线的方向布置测线时, 地形所造成的异常较小, 且所造成的异常随极距AB/2的增大而趋于稳定。异常主要出现在AB/2小于3 a的极距上 (a为山脊或山谷宽度) 。当AB/2大于3 a后, 无论山脊、山谷, 也无论平行或垂直走向布极, 地形异常均较小。野外遇到的地形主要包括沟谷、山坡、陡坎等, 对电阻率的影响各不相同。
1.1.1沟谷
(1) 当沿着沟谷走向布线时, 会引起电阻率的降低。沟谷的深度越大, 影响越大;沟谷的宽度越小, 影响越大。
(2) 当垂直于沟谷布线时, 如果沟谷的宽度较小, 供电电极A、B位于沟谷的两岸, 而测量电极位于谷底, 会引起电阻率的增加;如果沟谷宽度很大, 供电电极和测量电极皆在谷底, 会引起电阻率的降低。供电电极越靠近坡角, 这种影响越大。
1.1.2山坡
山坡地形对电阻率的影响与沟谷的影响相反。
(1) 当沿着坡顶走向布线时, 会引起电阻率的升高。山顶越陡峻, 这种影响越大;山顶越浑圆, 这种影响越小。
(2) 当垂直于坡顶走向布线时, 如果电极A、M、N、B在山坡上, A靠近坡脚, 引起电流密度减少, B极在坡顶附近, 引起电流密度增加, 综合反映可能对电阻率影响不大。如果测量电极在坡顶, 而供电电极在坡脚, 会引起电阻率的降低。
1.1.3陡坎
在陡坎的上方布线时, 无论是沿着走向还是垂直走向布线, 会引起电阻率增加。供电电极越靠近陡坎, 这种影响越大。当在陡坎的下方布线时, 会引起电阻率的减少。供电电极越靠近坎脚, 这种影响越大。
1.2联合剖面法
由于联合剖面法采用的测量装置形式是2个对称的3极装置, 点电源A及B分别位于测点两侧, 所以地形的变化, 会给测量结果带来很大的影响, 使得所测ρs曲线产生严重畸变, 以致于真伪难辩。所以在对ρs曲线进行分析推断时, 对地形的影响应要给予充分的重视, 否则就会得到错误的结论。
联合剖面通过与地面成45°的山脊或山沟时, ρs曲线的畸变:联合剖面通过山脊时, ρs曲线在山脊所对应的位置上出现极小值的交点;在山坡脚所对应的位置上, 对称地出现2个不典型的正交点。联合剖面通过山沟时, ρs曲线在沟底所对应的位置上出现极大值的交点;在山沟的两侧对称地出现2个反交点。这些交点均随着极距的增大而逐渐变得不明显。
2特殊地质条件的干扰
电测深法适用于电性层水平且分布无限情况, 一般认为若岩层倾角不大于20°, 电性层水平宽度大于埋深的10倍以上时, 地质条件影响不大, 岩层倾角、电性层水平宽度的影响就不可忽略。如果不符合这些条件, 称为特殊地质条件。特殊地质条件主要包括低阻岩层、高阻岩脉、覆盖层、故河道等。
2.1低阻岩层的干扰
2.1.1电测深法
电阻率法要求目的层的电阻率与围岩的电阻率差异要明显, 而且差异愈明显, 电测效果愈理想。若目的层的电阻率与围岩的电阻率差异不大, 则电阻率法无能为力。例如石灰岩层中被黏土充填的溶洞、裂隙以及石灰岩层中的页岩层和泥灰岩夹层都呈低阻异常, 两者在电阻率上接近或相等, 根据电阻率的大小, 也不易将他们分开, 往往误判为充水溶洞, 造成定井失败。
2.1.2联合剖面法
岩层电阻率的变化使联合剖面曲线复杂化, 出现正交点与反交点。高阻岩层在ρs曲线不会出现正交点, 不会成为寻找断层的干扰在素;而低阻岩层有时会使曲线出现正交点, 因此必须注意低阻岩层对曲线的影响。
(1) 巨厚层低阻岩层的干扰。
当低阻岩层厚度H>3 AO时为巨厚岩层。在高、低阻岩层接触面上, ρAs、ρBs曲线发生突变, 有时2条曲线变得十分靠近, 但不出现交点。远离接触面后, 2条曲线靠拢, 在高阻岩层一侧ρs大, 低阻层一边ρs小。
(2) 厚层低阻岩层的干扰。
当AO<H<3 AO时为厚层岩层。厚层低阻岩层会使曲线出现正交点。当低阻岩层直立时, ρs极大值出现在高阻岩层一侧, ρs极小值出现在另一侧, 并在低阻岩层中间出现正交点, ρAs、ρBs曲线对称;当低阻岩层倾斜时, ρs曲线不对称, 2条曲线的极大值均出现在低阻岩层的上界面上, 极小值均出现在下界面上, 在极小值附近出现正交点。
(3) 薄层低阻岩层的干扰。
当H<AO时, 为薄层岩层。薄层低阻岩层的存在有时也会使曲线出现矿交点, ρs特征与厚层低阻岩层曲线相似, 只是异常带宽度小一些。
2.1.3激发极化法
在激发极化法勘测中, 电子导电性矿物和人工电子导体的干扰, 往往造成分析判断错误。因此在测量过程中, 要注意排除电子导体的低阻矿体的干扰, 正确地辨认含水层, 提高定井的成功率。如果充电率M过大, 往往意味着地下有电子导体存在。根据泰山群变质岩地区野外电测经验[6], 当充电率M大于3 ms时, 一般是电子导体的反映。
(1) 天然低阻矿体的干扰。
在采用激发极化法找水时, 要特别注意天然低阻矿体 (金属矿体) 产生的干扰[7]。如果充电率M曲线平直, 则基本上可以排除低阻矿体的存在;但是若M值过大, 则可能是矿体的反映。如泰安市某村, M曲线从AB/2=16 m开始上升, 至74 m达3.3 ms, 钻探证实, 30 m开始出现含铁质片麻岩, 井深60 m, 出水量只有0.5 m3/h。
(2) 人工电子导体的干扰。
在无天然低阻矿体的地区, 虽然不存在天然低阻矿体的干扰, 但也应该注意人工电子导体的干扰。如临沂某变质岩地层中, 测得一组激电测深曲线, M值超过4.0 ms, 初步分析认为应该可能是电子导体引起的高值异常。后经钻探验证, 岩层为花岗片麻岩, 裂隙不发育, 也未发现有金属矿物存在, 出水量只有4 m3/h。后经详细调查, 发现在距钻孔5 m远处有一金属供水管道, 由于测线方向平行于管道方向布设, 且管道又位于勘探体积内, 所以造成了假异常, 导致找水定井的失败。
2.2高阻岩脉的干扰
设D为供电电极到岩脉的距离, 当垂直于岩脉的走向布置测线时, 如果电极远离岩脉, 无影响。当供电电极A (或B) 在岩脉两侧的附近时, 影响较大, 并在AO=D处, ρs曲线出现最大畸变点;当平行于岩脉的走向布置测线时, 对曲线的影响比较小。
2.3覆盖层的影响
覆盖层电阻率一般小于坚硬岩层的电阻率, 覆盖层愈厚, 低阻屏蔽现象愈严重, 联合剖面曲线愈平缓, 基岩中的异常反映越不明显。当AB/2<3 H时, 在土层变厚处及土层电阻率变小处都会出现正交点;在覆盖层厚度相对较大时, 尽管AB/2很大, 也会出现假的正交点。根据模型实验结果[3], 一般使用AB/2≥3 H时, 可大大降低覆盖层的影响。
2.4狭窄古河道的影响
设古河道内砂层的平均宽度为D, 埋藏深度为h1, 厚度为h2, 如果D>10 h1, 可以认为砂层在水平方向是稳定的, 测线方向可以任意布置, 对电测深曲线无影响。如果 (h1+h2) <D<10 h1, 当布极方向与古河道平行时, 影响较小;测线方向与古河道垂直时, 影响较大, 砂层反映不明显。
3排除各种干扰的措施
3.1采用不同的电测装置
经过多年的野外电测实践经验, 采用联合电测深、十字电测深、测量电极采用梯度装置对排除地形干扰非常有效。
3.1.1采用联合电测深法
联合电测深就是用2个3极电测深和1个4极对称电测深的联合测量, 在垂直于测线方向布设C极, 要求CO≥ (5～10) AO, 测点要尽量远离大的沟谷。在每个极距上, 用A、C和B、C依次供电, 分别测出ρ
3.1.2采用十字电测深法
方法是在同一测点上, 2次测量时放线方向基本垂直, 2条曲线绘于同一坐标内。如果2条曲线类型基本一致 (特别是含水段) , 只是电阻率和曲线斜率大小稍有不同, 基本上认为曲线异常是垂向地电变化的反映, 反之可能是地形、旁侧不均质体影响造成的干扰异常。
十字电测深曲线, 如果只在一条上出现含水异常, 不论其反映如何明显, 尤其是含水性较差地层, 定井都没有把握。如果遇到此种情况, 应加强水文地质调查工作。十字电测深法也能减少地形和旁侧地层的影响, 效率较联合电测深法高。
3.1.3测量电极采用梯度装置
由于山区地表电性不均匀体对测量电性的影响很大, 基岩出露地区尤为严重。为了减少这种影响, 现逐步采用梯度装置。方法是固定供电电极A、B, M、N极在A、B范围内移动, 进行视电阻率的观测。梯度装置的电测深, 异常反映明显。
3.2选择正确的布极方向
地形及特殊地质条件对电测深、联合剖面曲线都会造成一定的影响, 引起曲线出现畸变。要克服或减小地形及特殊地质条件对电测曲线的影响, 在测量过程中将测线方向平行于山脊或山沟的走向布置或平行于岩层的走向;当地形倾角较大时, 应沿等高线布线, 并尽量少穿越较深沟谷和陡坎;如果岩层倾角较大, 一般沿岩层定向布线;如果存在断层, 则应沿断层定向布线可以大大地减小它们的影响;如地层在水平向变化较大时, 布线方向尽可能与古河道 (砂层) 延伸方向一致, 这样能够正确反映地下岩层的地质情况, 尽可能地排除地形、特殊地质体对电测成果的干扰, 提高测量精度。
3.3电测资料的修正
为消除地形影响, 突出有用异常, 在整理电测资料时, 可采用下式进行修正:
式中:ρ
图1为某地的联合剖面曲线的实测值和修正后的电阻率[5]。由于断层带的电阻率只比围岩低5倍左右, 故异常不明显, 实测联合剖面曲线为反交点。经过地形修正后, 在20号附近出现正交点, 消除了地形影响。
4结论
(1) 当沿着沟谷走向布线时, 会引起电阻率的降低。沟谷的深度越大, 影响越大;沟谷的宽度越小, 影响越大。
(2) 当垂直于沟谷布线时, 如果沟谷的宽度较小, 供电电极A、B位于沟谷的两岸, 而测量电极位于谷底, 会引起电阻率的增加;如果沟谷宽度很大, 供电电极和测量电极皆在谷底, 会引起电阻率的降低。供电电极越靠近坡角, 这种影响越大。
(3) 当沿着坡顶走向布线时, 会引起电阻率的升高。山顶越陡峻, 这种影响越大;山顶越浑圆, 这种影响越小。
(4) 在陡坎的上方布线时, 无论是沿着走向还是垂直走向布线, 会引起电阻率增加。供电电极越靠近陡坎, 这种影响越大。当在陡坎的下方布线时, 会引起电阻率的减少。供电电极越靠近坎脚, 这种影响越大。
(5) 采用联合电测深、十字电测深、测量电极采用梯度装置对排除地形干扰非常有效, 在布线时应选择正确的布极方向。
(6) 对电测成果进行修正, 可有效地消除地形影响, 突出有用异常。
参考文献
[1]刘春华, 王慎乾.综合物探基岩找水技术研究[J].山东水利, 2003, (5) :88-90.
[2]刘福臣, 程兴奇, 王启田.联合剖面法探测鲁东中生界地层地下水[J].节水灌溉, 2008, (5) :57-58.
[3]姬广柱, 周强, 侯国强.综合多种物探方法在贫水区找水的实践[J].地下水, 2001, (4) :208-210.
[4]刘福臣, 王启田, 程兴奇.激发极化法探测泰山群变质岩地下水[J].水文地质工程地质, 2008, (5) :72-75.
[5]周天福.工程物探[M].北京:中国水利电力出版社, 1997.
[6]王万喜, 刘福臣, 王启田.鲁中南低山丘陵区找水方法研究[J].地下水, 2008, (3) :61-63.
不同地形条件范文
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