高速公路下伏老采空區(qū)探測(cè)及驗(yàn)證技術(shù)

張淑坤，張向東，李永靖

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高速公路下伏老采空區(qū)探測(cè)及驗(yàn)證技術(shù)

張淑坤，張向東，李永靖

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木與交通學(xué)院，遼寧阜新，123000)

以高速公路下伏老采空區(qū)為研究對(duì)象，采用高分辨率地震探測(cè)及高分辨電阻率探測(cè)方法對(duì)測(cè)線進(jìn)行聯(lián)合探測(cè)，并輔以鉆孔聲波探測(cè)、鉆孔電視成像技術(shù)及深部鉆孔數(shù)據(jù)對(duì)聯(lián)合探測(cè)結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證及修正。研究結(jié)果表明：高速公路中軸線南北兩側(cè)30 m范圍內(nèi)，K3+580~K3+830區(qū)段，深度75~90 m區(qū)間采空區(qū)廣泛分布，并推斷確定“三帶”及采空區(qū)的位置及尺寸；經(jīng)驗(yàn)證前期物探結(jié)論比較準(zhǔn)確可靠，并對(duì)冒落帶、裂隙帶及采空區(qū)高度確定進(jìn)行進(jìn)一步的修正；改變以往老采空區(qū)位置及狀態(tài)確定中“重探測(cè)輕驗(yàn)證”的做法，說明少而有效的聯(lián)合探測(cè)輔以必要的驗(yàn)證技術(shù)對(duì)于老采空區(qū)位置及狀態(tài)的確定科學(xué)合理。

高速公路；老采空區(qū)；聯(lián)合探測(cè)；驗(yàn)證

隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)越發(fā)密集，穿越老采空區(qū)場地不可避免。為了對(duì)老采空區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確的安全評(píng)價(jià)和有效治理，確定其位置和狀態(tài)則顯得尤為重要[1?5]。目前，老采空區(qū)探測(cè)技術(shù)多為“重探測(cè)而輕驗(yàn)證”。為了提高探測(cè)精度，常聯(lián)合多種物探手段綜合探測(cè)，并配以大密集、大深度的鉆孔提供真實(shí)驗(yàn)證[6?12]。該方法雖可達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的，但也大大提高了物探成本，同時(shí)也會(huì)破壞老采空區(qū)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因此，選用少而合理的物探技術(shù)組合，輔以有效的驗(yàn)證方案進(jìn)行采空區(qū)探測(cè)、驗(yàn)證十分必要。本文作者對(duì)高速公路下伏老采空區(qū)段進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查，綜合運(yùn)用高分辨率地震法、高分辨率電阻率法對(duì)高速公路下伏采空區(qū)位置及狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)，充分發(fā)揮地震探測(cè)的大探深優(yōu)勢(shì)和電法對(duì)于充填狀態(tài)準(zhǔn)確探測(cè)的優(yōu)勢(shì)，并以特征位置的聲波探測(cè)、鉆孔電視成像技術(shù)及深鉆孔資料對(duì)物探結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和修正，最終準(zhǔn)確測(cè)定老采空區(qū)位置及狀態(tài)。

1 公路災(zāi)害及煤礦開采調(diào)查

1.1 公路災(zāi)害特征調(diào)查

該高速公路位于山東省滕州市木石鎮(zhèn)東南側(cè)，高速公路北側(cè)塌陷形成橢圓形池塘，池塘短軸長10.5 m，長軸長38.9 m，長軸方向與高速公路走向基本平行。該塌陷池塘位置與公路沉陷變形位置范圍接近(K3+480~K4+280)，池塘邊緣有不同程度的張裂縫，分布著多個(gè)小型塌陷坑，接近K3+760處部分塌陷坑邊緣還發(fā)育了環(huán)形張裂縫，縫寬不一。目前大部分沉陷區(qū)變形仍然有可能繼續(xù)活躍，形成局部新型凹地。由于路面經(jīng)歷多次修補(bǔ)，路面有扭曲變形，無明顯裂縫。在路基側(cè)有明顯裂縫，裂縫上窄下寬，部分裂縫能夠與地面發(fā)育的環(huán)形張裂縫相互貫通，在K3+754左右處最為明顯。在K3+780處，高速公路南側(cè)30 m左右，居民住宅墻體有2 cm左右大裂縫，從1997年開始?jí)w逐漸出現(xiàn)裂紋并不斷擴(kuò)展，2006年以后基本趨于穩(wěn)定，其他住戶民房墻體皆有不同程度的裂紋。

1.2 煤礦開采狀況調(diào)查

1.2.1 地質(zhì)情況

根據(jù)前期掌握的鉆孔資料顯示，高速公路沉陷影響區(qū)域內(nèi)，地層10 m以內(nèi)以第四紀(jì)沉積物為主要覆蓋層。在深度10~30 m區(qū)間內(nèi)主要為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、頁巖互層，其中在K3+684處25 m深度左右可見發(fā)育煤層，30 m以下為弱、微風(fēng)化巖體，更深層則無詳細(xì)的鉆孔資料。

1.2.2 煤礦開采情況

該煤礦地處山東省滕州市，煤礦布置有1對(duì)主副斜井在3號(hào)煤層露頭附近(對(duì)應(yīng)高速公路K3+760處)向東及東南沿煤層的傾斜方向開采，方向與高速公路走向基本一致。3號(hào)煤層開采厚度為1.3~13.0 m，大部分開采區(qū)域厚度為2~8 m之間。煤層投影長度為 1 000 m左右，傾向東南，傾角為22o，局部傾角為23o~26o。3號(hào)煤層以下的其余3層煤分別為14層、 15層和16層煤，均未開采。開采方式主要采用殘采和穿采方式，直接垮落式管理頂板。該區(qū)域停采時(shí)間為1984年，而在1985~2005年末期間，該煤礦仍然在采用殘采和穿采方式，直接垮落式管理頂板開采3號(hào)煤層，但開采范圍已經(jīng)相對(duì)遠(yuǎn)離高速公路，開采深度130~176 m，平均開采厚度2~8 m，傾角23°~26°，橫向距離約為240~360 m。

該處煤礦年代久遠(yuǎn)且經(jīng)私人及集體形式經(jīng)營采掘，已開采完的采空區(qū)具體情況掌握資料有限，無法查明詳細(xì)的開采情況。該區(qū)域地層及煤層頂板巖體破碎，強(qiáng)度低，煤層巷道埋深較淺，臨時(shí)支護(hù)下的巷道及采空區(qū)被頂板巖體塌落充填，必然導(dǎo)致地表的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，如高速公路兩側(cè)塌陷、高速公路變形及周圍民房的破壞。

2 探測(cè)組合方案確定

2.1 探測(cè)方案

依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及前期淺部鉆孔資料進(jìn)一步縮小采空區(qū)探測(cè)范圍，選用高密度電阻率法布置測(cè)線進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)該探測(cè)結(jié)果分析確定高分辨率地震法探測(cè)靶區(qū)，得出高分辨率地震映像圖，初步確定高速公路兩側(cè)采空區(qū)填埋狀態(tài)及具體位置。

2.2 驗(yàn)證方案

針對(duì)初步探測(cè)采空區(qū)的位置進(jìn)行驗(yàn)證，首先，加深特征位置鉆孔至采空區(qū)內(nèi)部，通過鉆芯取樣、鉆孔內(nèi)聲波探測(cè)及鉆孔電視成像技術(shù)驗(yàn)證采空區(qū)位置及狀態(tài)，如有偏差則對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，確定最終采空區(qū)填埋位置及狀態(tài)，流程如圖1所示。

圖1 探測(cè)?驗(yàn)證流程

3 具體探測(cè)及結(jié)論分析

3.1 電阻率法測(cè)線布置及探測(cè)結(jié)果

3.1.1 測(cè)線布置

圖2所示為測(cè)線布置示意圖。從圖2可見：測(cè)線1布置在高速公路北側(cè)路基坡腳處(區(qū)段為K3+480~ K3+960)；測(cè)線2布置于距離測(cè)線1北側(cè)30 m處，并與測(cè)線1平行(區(qū)段為K3+750~K3+905)；測(cè)線3布置于高速公路路基南側(cè)邊坡坡腳處(區(qū)段為K3+470~ K3+950)。

圖2 測(cè)線布置示意圖

3.1.2 探測(cè)結(jié)果解譯

1) 在測(cè)線1中，針對(duì)K3+640~K3+800區(qū)段往復(fù)測(cè)量，經(jīng)測(cè)試結(jié)果對(duì)比表明K3+640~K3+760區(qū)段、K3+820~K3+900這2區(qū)段采空區(qū)頂界面埋深較淺，為50 m左右，并有一定的起伏。電剖面所能夠反映的深度較淺，不能看到采空區(qū)內(nèi)的電異常反映。提取在該2區(qū)段的二極裝置的實(shí)測(cè)剖面圖結(jié)果，在50 m處采空變區(qū)表現(xiàn)為高阻特征，但繼續(xù)增加勘探深度至80 m卻未發(fā)現(xiàn)采空區(qū)分布的明顯異常特征，表明深度采空區(qū)被塌落的巖石充填。

2) 在測(cè)線2中，由于受客觀地表?xiàng)l件約束測(cè)線布置較短，測(cè)量方向?yàn)閺拇髽短?hào)到小樁號(hào)。圖3所示為測(cè)線2的K3+905~K3+750區(qū)段探測(cè)結(jié)果。從圖3可知：在測(cè)線2的K3+865~K3+835區(qū)段、K3+820~K3+ 795區(qū)段淺部15 m內(nèi)電阻變化幅度不大，為低阻區(qū)，在25 Ω以內(nèi)。超過15 m深度，虛線圈出范圍內(nèi)電阻變化幅度增大，電阻從25 Ω增至113 Ω以上，表現(xiàn)為陡增高阻特征，推斷為采空區(qū)的影響，用虛線圈出采空區(qū)的空洞頂界面，深度較淺，該位置恰好為3號(hào)煤層露頭附近。

(a) 視電阻率剖面圖；(b) 計(jì)算視電阻率剖面圖；(c) 解譯剖面圖

3) 在測(cè)線3中，針對(duì)K3+630~K3+790區(qū)段往復(fù)測(cè)量，測(cè)量方向?yàn)閺拇髽短?hào)到小樁號(hào)，探測(cè)結(jié)果如圖4和圖5所示。從圖4和圖5可見：在測(cè)線3的K3+650~K3+780區(qū)段，虛線圈出范圍電阻增幅很大，電阻從45 Ω陡增至289 Ω以上，采空區(qū)表現(xiàn)明顯的高阻特征。增加勘探深度至80 m卻沒有采空區(qū)分布的明顯異常特征，表明深度采空區(qū)被塌落的巖石充填。

(a) 視電阻率剖面圖；(b) 計(jì)算視電阻率剖面圖；(c) 解譯剖面圖

(a) 視電阻率剖面圖；(b) 計(jì)算視電阻率剖面圖；(c) 解譯剖面圖

通過高密度電阻率法測(cè)得高速公路下伏采空區(qū)大概位置區(qū)段為：測(cè)線1位置，K3+640~K3+760區(qū)段、K3+820~K3+900區(qū)段；測(cè)線2位置，K3+865~K3+835區(qū)段；測(cè)線3位置，K3+650~K3+780、K3+795~K3+820區(qū)段。根據(jù)所掌握資料中采空區(qū)的采厚、埋深、傾角以及所探測(cè)位置便可推斷出采空區(qū)沉陷對(duì)地表影響范圍，與對(duì)高速公路變形的區(qū)段范圍K3+480~K4+280大體吻合?？紤]探測(cè)誤差以及客觀探測(cè)條件約束結(jié) 合經(jīng)驗(yàn)確定高分辨率地震法探測(cè)靶區(qū)為K3+470~ K4+080，進(jìn)一步探測(cè)采空區(qū)位置及形態(tài)。

3.2 地震法探測(cè)

3.2.1 測(cè)線布置

閩東擁有豐富的特色文化資源，是對(duì)大學(xué)生進(jìn)行思想政治教育的重要載體。作為服務(wù)地方需求的應(yīng)用型本科高校，理應(yīng)將這些特色文化資源融入課堂教學(xué)，增強(qiáng)課程育人的實(shí)效性。

從圖2可見：測(cè)線4布置于北側(cè)路肩位置(區(qū)段為K3+480~K4+080)；測(cè)線5布置于南側(cè)路肩位置(區(qū)段為K3+470~K4+070)。

3.2.2 探測(cè)結(jié)果解譯

地震探測(cè)中，結(jié)合采空區(qū)“三帶”分與反射波的特征表現(xiàn)可做如下判斷：彎曲帶內(nèi)反射波同相軸連續(xù)；采空區(qū)邊界與原狀土層相互影響或裂隙帶因裂隙的存在會(huì)造成同相軸錯(cuò)斷；冒落帶處巖體的破碎會(huì)使反射波能量衰減，且會(huì)導(dǎo)致反射波產(chǎn)生同相軸紊亂；較大規(guī)模采空區(qū)沒有被充填，分布的頂?shù)捉缑鏁?huì)表現(xiàn)為強(qiáng)反射界面，也會(huì)形成多次層間反射[14]。

測(cè)線4探測(cè)結(jié)果如圖6所示。從圖6可見：A區(qū)域地層為第四紀(jì)覆蓋層中存在的多套沉積層、風(fēng)化巖層，基巖面反射波表現(xiàn)較為規(guī)律；基巖面以下反射波在一定范圍內(nèi)同相軸有向下凹趨勢(shì)，C區(qū)域較B區(qū)域明顯，這是由于采空區(qū)塌陷變形，出現(xiàn)波速降低，時(shí)間延遲造成下拉現(xiàn)象，在地震時(shí)間剖面上反射波同相軸相位出現(xiàn)明顯滯后；C區(qū)域反射波發(fā)生散射，反射波波形分布變得不規(guī)則、產(chǎn)生畸變；D區(qū)域反射波凌亂甚至中斷，不可連續(xù)追蹤，跨越D區(qū)域后，反射波恢復(fù)正常，符合采空區(qū)反射波特征。根據(jù)地震反射波特征結(jié)合前述電法所探測(cè)的結(jié)果進(jìn)行綜合分析，對(duì)采空區(qū)及“三帶”界限進(jìn)行確定。

A—彎曲帶；B—裂隙帶；C—冒落帶；D—采空區(qū)

由高分辨率地震探測(cè)最終確定的物探結(jié)果為：對(duì)高速公路產(chǎn)生顯著影響的采空區(qū)范圍分布于公路中軸線南北兩側(cè)30 m范圍內(nèi)，K3+580~K3+830區(qū)段，深度在75~90 m之間；由采空區(qū)與冒落帶尺寸對(duì)應(yīng)關(guān)系，可推斷采空區(qū)的空間高度在2~8 m之間。

4 探測(cè)驗(yàn)證

4.1 鉆探驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證探測(cè)的準(zhǔn)確性，選取K3+580~ K3+830區(qū)段內(nèi)14，15和16為特征鉆孔，因?yàn)樵?個(gè)鉆孔最為接近地表高速公路變形最大處，且接近初步確定的采空區(qū)下邊界位置，加深鉆孔直至鉆入采空區(qū)為止，鉆孔數(shù)據(jù)如表1所示。

鉆孔位置與測(cè)線4的相對(duì)位置如圖6所示。由表1可知：3個(gè)鉆孔掉鉆深度基本相同，說明采空區(qū)經(jīng)過塌落填埋后形成的空洞沒有過大的傾斜角度，且鉆桿探測(cè)厚度表明采空區(qū)處于充填、半充填狀態(tài)，沒有明顯的規(guī)律性。經(jīng)鉆孔數(shù)據(jù)及室內(nèi)試驗(yàn)得知。30 m深度內(nèi)主要由第四紀(jì)沉積物和強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖構(gòu)成，其單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度小于0.25 MPa，軟化系數(shù)小于0.16，具有顯著水理弱化作用、一定膨脹性和相對(duì)隔水性。30~80 m主要為弱風(fēng)化粉、砂巖，成碎塊狀，78 m后開始出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象。用鉆桿探測(cè)厚度為3~5 m，由于大量貫通的空隙存在地下水充滿了采空區(qū)。半充填的采空區(qū)空洞目前處于平衡狀態(tài)，且根據(jù)鉆探巖芯破碎程度確定的“三帶”位置與物探結(jié)果基本相符，其中根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)判斷裂隙、冒落帶厚度要稍大于物探確定值，是由于鉆孔取樣擾動(dòng)影響所致。

表1 鉆孔數(shù)據(jù)

4.2 鉆孔電視成像技術(shù)驗(yàn)證

鉆孔電視成像方法觀測(cè)更加直觀[15]，針對(duì)15號(hào)鉆孔特征位置圖像進(jìn)行分析，如圖7所示。從圖7(a)可見：探頭進(jìn)入鉆孔20 m處，孔壁明顯粗糙不平、風(fēng)化嚴(yán)重；深入到圖7(b)中的50 m處孔壁較為平滑，但可見有較為發(fā)育的裂隙，逐漸深入，可見裂隙帶孔壁較為破碎，孔壁凹凸不平；從圖7(c)可見：鉆孔壁有巖體塌落形成的空洞，說明已經(jīng)到達(dá)破碎帶接近采空區(qū)，而此時(shí)在探頭光線的照射下，隱約可見滲透的地下水，由于裂隙破碎帶孔隙發(fā)育，地下水充滿了鉆孔；從圖7 (d)可見：鉆孔探頭已經(jīng)深入地下水位以下，由于擾動(dòng)導(dǎo)致水渾濁，雖光線較強(qiáng)也難以看清，靜止約1 h后探頭繼續(xù)下潛發(fā)現(xiàn)已沒有圓孔形態(tài)，伴隨著是清晰可見的分界線，經(jīng)判斷該分界線應(yīng)是采空區(qū)頂板與兩幫的分界線，如圖7(e)所示。觀察探頭其他角度發(fā)現(xiàn)有巷道較多坍塌，被碎石充填且地下水充滿采空區(qū)，視野不是很清晰，如圖7(f)所示。在85 m深度處則無法繼續(xù)下潛，已到達(dá)底部。由鉆孔電視成像技術(shù)清晰的記錄了深入采空區(qū)的鉆孔詳細(xì)情況，驗(yàn)證結(jié)果表明巖層形態(tài)變化范圍與物探結(jié)果相吻合，雖然采空區(qū)塌陷嚴(yán)重，處于半充填狀態(tài)，且充滿了地下水，但局部仍具有明顯的巷道特征。

(a) 深度20 m；(b) 深度50 m；(c) 深度70 m；(d) 采空區(qū)水中探頭；(e) 采空區(qū)；(f) 采空區(qū)內(nèi)部塌陷

4.3 聲波探測(cè)驗(yàn)證

根據(jù)巖土層的密度不同直接導(dǎo)致在其中聲波傳遞特性的不同，當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ诘貙又袀鞑r(shí)，在不同密度的巖土層界面聲波會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象。

選擇16號(hào)為試驗(yàn)孔對(duì)其進(jìn)行聲波探測(cè)，探測(cè)結(jié)果如圖8所示。從圖8可知：整個(gè)鉆孔中巖體波速明顯小于正常巖體的波速，說明巖體裂隙廣泛分布，在 45 m深度以下，由于巖體破碎或者大的裂縫導(dǎo)致波速進(jìn)一步降低，16號(hào)孔波速沿深度變化特點(diǎn)與高分辨率地震法探測(cè)的采空區(qū)上覆巖層分布特性基本一致。

圖8 16號(hào)孔波速探測(cè)結(jié)果

4.4 驗(yàn)證及修正分析

由特征位置深部鉆孔數(shù)據(jù)、聲波探測(cè)及電視成像技術(shù)驗(yàn)證得知，采空區(qū)處于碎石半充填狀態(tài)，其充滿了地下水，采空區(qū)內(nèi)部局部仍具有明顯的巷道特征，說明采空區(qū)具有相當(dāng)長時(shí)間的穩(wěn)定性，但由于擾動(dòng)很可能會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)的二次活化，尤其是再次私挖濫采導(dǎo)致充滿采空區(qū)地下水突然流走排空將對(duì)地表高速公路產(chǎn)生災(zāi)難性的危害。經(jīng)驗(yàn)證電阻率法及地震法進(jìn)行探測(cè)結(jié)論較為準(zhǔn)確，由于老采空區(qū)為不規(guī)則形體，采用誤差平均分配的方式對(duì)裂隙帶、冒落帶及采空區(qū)高度進(jìn)行進(jìn)一步修正，將驗(yàn)證技術(shù)確定的尺寸取平均，再與物探結(jié)果取平均，最終確定裂隙帶的平均高度為54.98 m左右，冒落帶平均高度為16.33 m左右，老采空區(qū)平均高度為4.50 m左右。

5 結(jié)論

1) 依據(jù)地表災(zāi)害性及采礦情況調(diào)查，確定了高速公路兩側(cè)布置5條測(cè)線，綜合運(yùn)用高分辨電阻率法及高分辨率地震法進(jìn)行探測(cè)，結(jié)果表明高速公路中軸線南北兩側(cè)30 m范圍內(nèi)，K3+580~K3+830區(qū)段，深度75~90 m區(qū)間采空區(qū)廣泛分布，并推斷確定了“三帶”及采空區(qū)的位置。

2) 前期物探結(jié)論準(zhǔn)確可靠，由于老采空區(qū)為不規(guī)則形體，采用誤差平均分配的方式對(duì)裂隙帶、冒落帶及采空區(qū)高度進(jìn)行了修正。

3) 改變了“重探測(cè)輕驗(yàn)證”的傳統(tǒng)，提出了通過運(yùn)用聲波探測(cè)、電視成像技術(shù)及深部鉆孔數(shù)據(jù)對(duì)聯(lián)合物探結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證及修正，并直觀的表現(xiàn)了采空區(qū)“三帶”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及采空區(qū)內(nèi)部半充填的特征，說明少而有效的聯(lián)合探測(cè)輔以必要的驗(yàn)證技術(shù)對(duì)于老采空區(qū)位置及狀態(tài)的確定科學(xué)合理。

[1] 陳昌彥,岳中琦,陳愛新, 等. 北京某公路沉陷變形地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及成因分析[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2010, 32(3): 356?361. CHEN Changyan, YUE Zhongqi, CHEN Aixin, et al.Geohazard characteristics and cause analysis of ground subsidence and deformation along national highway in Beijing[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2010, 32(3): 356?361.

[2] 童立元, 邱鈺, 劉松玉, 等. 高速公路與下伏煤礦采空區(qū)相互作用規(guī)律探討[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2010, 29(11): 2271?2276. TONG Liyuan, QIU Yu, LIU Songyu, et al. Current research state of problems associated with mined-out regions under expressway and future development[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(11): 2271?2276.

[3] 童立元, 劉松玉, 邱鈺, 等. 采空區(qū)對(duì)高速公路危害性特征與評(píng)價(jià)方法研究[J]. 公路交通科技, 2005, 22(11): 1?5. TONG Liyuan, LIU Songyu, QIU Yu, et al. Hazard characteristics and the evaluation methods for mined out region under expressways[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2005, 22(11): 1?5.

[4] 喬志春, 夏軍武, 郭廣禮, 等. 老采空區(qū)上方大型工業(yè)建筑抗變形措施研究[J]. 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 28(6): 893?596. QIAO Zhichun, XIA Junwu, GUO Guangli, et al. Study on anti-deformation measures for heavy industrial buildings over abandoned mine goafs[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 1999, 28(6): 893?596.

[5] 童立元,劉松玉,邱鈺, 等. 高速公路下伏采空區(qū)問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2004, 23(7): 1198?1202. TONG Liyuan, LIU Songyu, QIU Yu, et al. Current research state of problems associated with mined-out regions under expressway and future development[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004, 23(7): 1198?1202.

[6] 胡建華, 周科平, 羅先偉, 等. 頂板誘導(dǎo)崩落爆破效果的全景探測(cè)與評(píng)價(jià)[J]. 巖土力學(xué), 2010, 31(5): 1529?1533. HU Jianhua, ZHOU Keping, LUO Xianwei, et al. Panoramic inspection and evaluation of blasting effect of induction caving roof[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(5): 1529?1533.

[7] 賈劍青, 王宏圖, 胡國忠, 等. 急傾斜工作面防水煤柱留設(shè)方法及其穩(wěn)定性分析[J]. 煤炭學(xué)報(bào), 2009, 34(3): 315?319.JIA Jianqing, WANG Hongtu, HU Guozhong, et al.Methods of retaining water barrier and its stability analysis[J]. Journal of China Coal Society, 2009, 34(3): 315?319.

[8] 程建遠(yuǎn), 孫洪星, 趙慶彪, 等. 老窯采空區(qū)的探測(cè)技術(shù)與實(shí)例研究[J]. 煤炭學(xué)報(bào), 2008, 33(3): 251?255.CHENG Jianyuan, SUN Hongxing, ZHAO Qingbiao, et al.The detection technology of excavated region in coal mine and case study[J]. Journal of China Coal Society, 2008, 33(3): 251?255.

[9] 朱澤奇, 盛謙, 冷先倫, 等. 大型地下洞室群關(guān)鍵塊體地震響應(yīng)分析[J]. 巖土力學(xué), 2010, 31(增2): 254?259. ZHU Zeqi, SHENG Qian, LENG Xianlun, et al. Study of seismic response of key block in large underground opening group[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(Suppl 2): 254?259.

[10] 王恩德, 門業(yè)凱, 張忠杰, 等. 基于高密度電阻率法的鐵礦山采空區(qū)數(shù)值模擬[J]. 東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 34(7): 1022?1026. WANG Ende, MEN Yekai, ZHANG Zhongjie, et al.Numerical simulation on concealed goaf at the iron mine based on high density resistivity method[J].Journal of Northeastern University (Natural Science), 2013, 34(7): 1022?1026.

[11] 張華, 陳小宏, 劉松. 地震勘探技術(shù)在公路采空區(qū)調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào), 2011, 7(2): 371?374. ZHANG Hua, CHEN Xiaohong, LIU Song. Application of seismic prospecting technology in investigation on the goaf under highway[J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2011, 7(2): 371?374.

[12] 劉波, 高永濤, 金愛兵, 等. 綜合物探法在平朔東露天礦鐵路專用線煤窯采空區(qū)探測(cè)的應(yīng)用[J].中國礦業(yè), 2012, 21(9): 111?121. LIU Bo, GAO Yongtao, JIN Aibing, et al. Comprehensive geophysical prospecting method in special railway line of coalpit goaf detection application of Pingshuo eastern open-pit coal mine[J]. China Mining Magazine, 2012, 21(9): 111?121.

[13] 張淑坤, 張向東, 陸啟珂. 棗木高速公路下伏采空區(qū)綜合物探方法[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào), 2012, 23(1): 94?98. ZHANG Shukun, ZHANG Xiangdong, LU Qike.Application of comprehensive geophysical exploration in detection of mined area under Zaomu highway[J].The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2012, 23(1): 94?98.

[14] 張淑坤, 張向東, 陸啟珂. 棗木高速公路塌陷區(qū)探測(cè)及殘余變形預(yù)測(cè)[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 36(4): 640?646. ZHANG Shukun, ZHANG Xiangdong, LU Qike.Detecting sinking area and forecasting in residual deformation of Zaomu highway[J].Journal of Guangxi University (Natural Science Edition), 2011, 36(4): 640?646.

[15] 李海洲, 楊天鴻, 張洪海, 等. 龍橋鐵礦復(fù)雜采空區(qū)的探測(cè)及處理方案[J]. 東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 32(11): 1647?1650. LI Haizhou, YANG Tianhong, ZHANG Honghai, et al.Detection and disposal of the complex goaf in Longqiao iron mine[J].Journal of Northeastern University (Natural Science), 2011, 32(11): 1647?1650.

(編輯 羅金花)

Old goaf detection and verification techniques under highway

ZHANG Shukun, ZHANG Xiangdong, LI Yongjing

(Institute of Civil and Transportation, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)

Taking the old goaf under highway as the research object, high-resolution seismic exploration and high-resolution resistivity detection were both employed to detect survey lines. And borehole acoustic detection, borehole television imaging technology and deep borehole data were supplemented to verify and correct the conclusion of combine detection. The results show that goafs are widely distributed on central axis north and south sides within 30 m, K3+580?K3+830 section, depth in 75?90 m; that “three belts” and position and size of goafs are inferred and determined; that the conclusions of early geophysical prospecting are verified correctly, and the caving zone, gap zone and the height of goaf are further amended; that the approach of “dection was important while verify was minor” which determined position and state of the goaf is changed. It was proved that small but effective combine detection supplemented by the necessary verification technology is scientific and reasonable.

highway; old goaf; combine detection; verification

10.11817/j.issn.1672-7207.2015.09.028

P631

A

1672?7207(2015)09?3361?07

2014?11?22；

2015?01?22

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50978131) (Project(50978131) supported by the National Natural Science Foundation of China)

張淑坤，博士，講師，從事巖土工程研究；E-mail: 4254423@163.com