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地下岩溶洞穴对超高层建筑桩基的稳定性十分不利。洞穴破坏了岩体完整性,大大削弱了地基承载力。因此,不宜将含有洞穴发育的岩体作为桩基持力层。实际工程中,为了使承载力满足设计要求,必须采用合适的方法对基岩面以下洞穴发育的位置、规模、埋深、尺寸做进一步探测。本文所涉及的工程场区岩溶发育有两大特点,首先是分布范围广,岩溶的发育在空间上具有不确定性,因此从有限的钻探资料中无法全面了解场区岩溶发育情况,而采用“一桩一孔”的方式造价又过高;其次是岩溶的埋深大,因此,地面浅层物探方法(如电磁波法、电阻率法,地震折射波法)的勘探深度达不到要求,并且给出的结果不够直观。相比较而言,跨孔CT技术直接通过钻孔在基岩中激发弹性波,其探测深度不受影响,勘探准确性得到了保证;此外,该技术可对孔间岩体进行逐层扫描,并对目标探测区内介质的波速进行成像,使得孔间波速异常体能在图中直观地表现出来,因此将跨孔CT技术应用于岩溶探测不失为一种有效的方式。 目前国内外对跨孔CT技术的研究现状基本上是实践多于理论,尤其在深部岩溶探测领域,如中国沿海地区地基深部岩溶,国际上几乎没有相关研究,因此工程中解决该问题完全依赖于探测技术;同时,CT的数据解译难度大,解译方法单一,导致结果多解性严重,因此有必要对深部岩溶的跨孔CT探测技术和解译技术进行深入的研究。结合无锡某超高层建筑地基岩溶跨孔CT探测工程,本文对埋深超过75m的溶洞和溶蚀裂隙(低速异常体)进行CT成像和解译,期间取得了如下成果: (1)给出了针对深部岩溶(>75 m)跨孔CT探测的现场试验和数据采集方法,并对成孔技术、钻孔间距、激发点距和接收点距、仪器选取和参数设置、试验步骤等五个方面提出了具体改进方案; (2)提出了非均匀介质中CT解译的数学模型,其核心思路是将反演计算与最短路径射线追踪相结合,通过外部迭代使波速修改增量的范数趋于稳定,即得到了一个收敛解。其中,反演计算中引入了阻尼因子,实现了反演计算与Backus-Gilbert折衷准则的结合; (3)编写了一套完整的解译程序,并将其应用于三类合成模型,反演取得了较好的效果,验证了非均匀介质模型在岩溶探测方面的有效性; (4)将跨孔CT探测方法及其解译技术应用于实际工程,通过波速成像的方法得到了P波波速与岩溶地基异常体的对应关系,为解译提供了定量依据; (5)从反演结果的分辨率和稳定性角度,将非均质模型的计算结果与传统均质模型所得结果进行对比。通过现场验证孔,对两种模型解译结果(性质、埋深)的可靠性进行了分析。