Investigación de capas de suelo blando en embalses mediante el método electromagnético aéreo de dominio de frecuencia (NAFEM)

Creado 07.02

Objetivo del Proyecto:

Este proyecto es el trabajo de reconocimiento de ingeniería preliminar para el proyecto de reubicación de una determinada empresa. Debido a la presencia de un pequeño embalse construido hace décadas en el sitio, la capa de suelo en el fondo del embalse es suelo limoso, que se clasifica como suelo blando. El suelo blando tiene las características de alto contenido de humedad natural, gran relación de vacíos natural, baja resistencia al corte, alto coeficiente de compresión, pequeño coeficiente de permeabilidad, baja capacidad de carga de cimentación, gran deformación de cimentación y largo tiempo de estabilización de la deformación. Durante la construcción del sitio, el suelo blando necesita someterse a un cierto tratamiento antes de poder ser utilizado. Con el fin de investigar el espesor de la capa de suelo blando en el fondo del embalse y proporcionar una base de referencia para el diseño de ingeniería, se ha llevado a cabo este trabajo de prospección electromagnética aerotransportada de baja altitud en el dominio de la frecuencia.

Método :

El escáner electromagnético aéreo en el dominio de la frecuencia (NAFEM) tiene un espaciado entre líneas de 20 metros. El dispositivo de medición está equipado con GPS. Se emplea el módulo GNSS que utiliza RTK de red para el cálculo, con el fin de registrar la información de posición de los puntos de medición. La velocidad del trabajo en línea es de aproximadamente 2 metros por segundo. Los datos de detección y GNSS se registran a una frecuencia de 1 Hz. La extracción de puntos se realiza cada segundo y se calcula la resistividad aparente para la comparación transversal.
Dron volando sobre un paisaje rural con cables conectados al suelo cerca de un camino de tierra y agua.

Fig1 Prueba NAFEM en el sitio

Información del Sitio:

Durante este estudio electromagnético de dominio de frecuencia a baja altitud en el embalse, se realizaron un total de 7 trayectorias de vuelo, con una longitud total de 880 metros.
Los estratos superficiales expuestos dentro del área de trabajo son de acumulación artificial de cuarto orden (Q4ml+pd), que consiste en tierra de relleno miscelánea, tierra llana y tierra cultivada; el fondo es la Formación Zhenanxiang de la Serie Diandian, con dolomita como tipo de roca, y se desarrolla disolución local.
Basado en la prospección eléctrica de corriente continua de alta densidad realizada previamente en tierra alrededor del embalse, la resistividad aparente de los estratos de cuarto orden es de 10 a 270 Ω·m. Cuanto mayor es el contenido de humedad, menor es el valor de resistencia; la resistividad del fondo del embalse y del suelo blando sumergido es menor que la de los estratos de cuarto orden ordinarios debido a un mayor contenido de humedad. La Serie Diandian de la Formación Diandian de dolomita se divide en dos capas: la zona superior de fuerte meteorización y fragmentación tiene una resistividad de 100 a 800 Ω·m, y la dolomita inferior de meteorización media e intacta tiene una resistividad promedio de 2156 Ω·m. La resistividad general de la capa rocosa es mucho mayor que la de los estratos de cuarto orden.
Vista satelital de un paisaje rural con área de estudio marcada e inserción que muestra un dron realizando una tarea.

Fig 2 Escena de Campo

Resultado:

El levantamiento electromagnético de dominio de frecuencia a baja altitud realizado en este proyecto logró una altura de vuelo estable. Por lo tanto, se utilizó una fórmula simplificada de conductividad aparente para completar la calibración del sistema y calcular la resistividad aparente. Combinado con los datos de perforación del proyecto de embalse, se seleccionó un coeficiente de corrección de profundidad apropiado para realizar el mapeo de resistividad aparente en profundidad, completando así la interpretación e inferencia de los cuerpos geológicos subterráneos.
El limo y el suelo limoso dentro del embalse se clasifican como suelo blando. Esta encuesta se realizó durante la estación seca y el área de agua del embalse se contrajo. Sin embargo, el suelo debajo del terreno endurecido dentro del embalse todavía contiene agua subterránea. Como se muestra en el mapa de contorno de resistividad aparente de la ruta de vuelo F4, incluso si no hay agua en la superficie del embalse, todavía se desarrollan capas de baja resistencia en la parte profunda; el suelo debajo de la capa endurecida en esta área tiene las mismas propiedades físicas que el suelo blando y se clasifica uniformemente como suelo blando.
El suelo blando se encuentra principalmente en el fondo del embalse y tiene un alto contenido de agua. Basándose en las características geológicas de ingeniería regionales, se estableció un umbral de 100 Ω·m como línea divisoria: las áreas con resistividad aparente inferior a 100 Ω·m dentro del fondo del embalse y sus áreas circundantes se clasifican como capas de suelo blando, mientras que las áreas de alta resistencia en el fondo del perfil se definen como dolomita fuertemente meteorizada; la capa de arcilla cuaternaria suprayacente está por encima de la dolomita. Según los resultados de la exposición de perforación, la parte superior de la capa de suelo blando es una capa de limo y la parte inferior es suelo cohesivo blando saturado.
Secciones geológicas transversales que muestran capas de suelo inferidas con gradientes de resistividad y materiales etiquetados.

Fig3 Diagrama de sección transversal de resistividad y delineación de anomalías

Utilizando una excavadora, se reveló que el espesor de la capa de limo en el área seca cerca del cuerpo de agua era de aproximadamente 2 metros. Utilizando datos de detección de componente real de PPM de 128 Hz, a través del ajuste de funciones, se calculó el espesor de la capa de limo dentro y adyacente al cuerpo de agua y se realizó un mapeo de contorno, como se muestra en la figura.
Durante el período de construcción, este cuerpo de agua fue drenado y luego se utilizó una excavadora en el sitio para verificar el espesor de la capa de limo. El espesor calculado de la capa de limo estaba aproximadamente en línea con la situación real.
Mapa del área de estudio con superposición de datos codificados por color (arriba) e imagen correspondiente del sitio de prueba de campo con anotaciones (abajo).

Fig4 Diagrama de perfil del espesor de la capa de suelo y verificación en el sitio

Instrumento Relativo

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