王 僑

(中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430050)

福建平潭跨海橋位于福建省東北部沿海，在區(qū)域構(gòu)造上，橋址區(qū)處于武夷-戴云隆褶帶的閩東火山斷拗帶內(nèi)，西鄰閩西北隆起帶和閩西南拗陷帶，東臨臺(tái)灣海峽沉降帶。橋址區(qū)位于長(zhǎng)樂(lè)～詔安F3和濱海F2兩大斷裂帶之間，受其影響橋址基巖中斷裂破碎帶、節(jié)理裂隙密集帶發(fā)育。橋址斷裂為長(zhǎng)樂(lè)～詔安和濱海兩大斷裂的次級(jí)斷裂，為非全新活動(dòng)斷裂。

目前大型橋梁水域地質(zhì)勘察中，地球物理勘察主要有水域地震反射，水域電測(cè)深，水域大地電磁法、海洋磁法等，因工程場(chǎng)址區(qū)位于海域位置，受富含礦物質(zhì)海水影響。海水作為低電阻體，對(duì)電測(cè)深和大地電磁法均有表部屏蔽的作用，海洋磁法主要以探查深層區(qū)域地質(zhì)為主，淺部地質(zhì)解釋精度不夠，本次物探采用淺層地震反射法。

1 場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)特征及地球物理特征

1.1 工程地質(zhì)特征

橋址區(qū)地層主要有:第四系人工填筑土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)長(zhǎng)樂(lè)組濱海相沉積(Q4Cm)層、第四系晚更新統(tǒng)龍海組濱海相沉積層(Q3lm)、第四系坡積層(Qdl)、殘積層(Qel)。基巖主要為白堊系石帽山群下組(K1sh1)火山巖、燕山晚期(γδ53)侵入花崗巖，輝綠巖巖脈(βμ)。受構(gòu)造作用影響，局部發(fā)育構(gòu)造角礫巖、構(gòu)造角礫夾泥等。

1.2 地球物理特征

結(jié)合鉆孔資料及測(cè)井資料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)工作及其他工程經(jīng)驗(yàn)，橋址區(qū)地層具有以下地球物理特征(表1)。

由表1可見(jiàn)，主要層位:黏性土、砂類(lèi)土、基巖波速差異較大，橋址區(qū)下伏基巖以火成巖為主，基巖與全強(qiáng)風(fēng)化巖、覆蓋層波阻抗差異較大，該物性差異為地震反射勘探提供了有利條件，此即為開(kāi)展物探工作的地球物理?xiàng)l件。

表1 地球物理特征

2 觀測(cè)系統(tǒng)選擇

在正式開(kāi)工前進(jìn)行了方法試驗(yàn)，根據(jù)不同水深、不同覆蓋層厚度、不同基巖埋深等條件下的激發(fā)能量、記錄長(zhǎng)度、采樣率、頻帶寬度、電纜入水深度及最佳炮檢距選擇等試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，各項(xiàng)參數(shù)選定如表2所示。

表2 地震反射勘探參數(shù)

3 地震資料處理

水域地震反射原始記錄見(jiàn)圖1。

地震資料的處理采用水域走航式高密度地震反射軟件，其處理流程如下。

預(yù)處理:記錄激發(fā)時(shí)間校正、記錄數(shù)據(jù)清理、頻譜分析與濾波、等偏剖面平移疊加，抽取共偏移道集。

圖1 水域地震反射原始記錄

剖面處理:共偏移距道集動(dòng)校正，速度分析、震源顫尾清理、反射波形壓縮、水底多次波清理、小波道間相關(guān)去噪、自動(dòng)拾取或手工標(biāo)記反射波組同相軸、時(shí)深轉(zhuǎn)換成圖。

解釋處理:不同記錄數(shù)據(jù)頻譜對(duì)比，分析反射異常;結(jié)合鉆探資料進(jìn)行剖面地質(zhì)解釋。

4 典型地震層位劃分(圖2)

圖2 地震剖面層位劃分

根據(jù)第四紀(jì)沉積環(huán)境和地層特征，并結(jié)合鉆孔資料，對(duì)上述地震層位分析認(rèn)為:T1為水底反射面，T2為基巖面(全強(qiáng)風(fēng)化帶)反射面，T3為弱微風(fēng)化基巖(較完整基巖)反射面，各反射波組清晰、基本連續(xù)。經(jīng)與鉆孔資料對(duì)比，地震解釋成果與鉆孔資料基本吻合。

5 物探推測(cè)斷裂帶

推測(cè)f1斷裂破碎帶(圖3)、f2、f3斷裂破碎帶(圖4)物探推測(cè)形成寬120 m左右，弱風(fēng)化面高程-95 m的基巖風(fēng)化深槽。

圖3 f1斷裂地震時(shí)間剖面

圖4 f2、f3斷裂地震時(shí)間剖面

在后期詳勘過(guò)程中，經(jīng)過(guò)鉆探驗(yàn)證，驗(yàn)證了f1、f2斷裂帶，驗(yàn)證了f3為花崗巖與凝灰熔巖分界線，推測(cè)走向N51°E，寬度約110 m左右?；鶐r斷裂破碎位置見(jiàn)表3。斷裂帶鉆孔巖芯如圖5所示。

表3 基巖斷裂破碎位置

圖5 斷裂帶鉆孔巖芯

由于測(cè)區(qū)地質(zhì)條件及其復(fù)雜，弱微風(fēng)化面起伏較 大，地質(zhì)鉆孔難以做到探明整個(gè)測(cè)區(qū)基巖面的趨勢(shì)分布，通過(guò)本次水域地震勘探，結(jié)合地質(zhì)鉆孔資料驗(yàn)證，推測(cè)了f1、f2、f3斷裂破碎帶附近形成較寬基巖風(fēng)化深槽，弱微風(fēng)化面高程-60～-95 m，寬度有80～120 m。為橋梁設(shè)計(jì)工作，提供了準(zhǔn)確的地勘數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

水域地震反射在福建平潭跨海大橋的成功實(shí)踐，取決于工程場(chǎng)區(qū)下伏弱微火成巖與第四系覆蓋層、及全強(qiáng)風(fēng)化巖存在極大的波阻抗差異。

水域地震發(fā)射數(shù)據(jù)處理解釋過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)鉆孔資料，建立正確對(duì)應(yīng)的速度模型，才能提取到有效的基巖界面反射信號(hào)。由于工作船在航行過(guò)程中，受風(fēng)向、潮汐、洋流等影響，不可能勻速行駛，造成地震原始數(shù)據(jù)為等時(shí)非等距剖面數(shù)據(jù)。后期解釋過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行炮點(diǎn)位置換算工作。避免地震解釋剖面與實(shí)際位置存在偏差。

［1］ 何樵登，等.應(yīng)用地球物理教程—地震勘探［M］.北京:地質(zhì)出版社，1991.

［2］ 熊章強(qiáng)，方根顯.淺層地震勘探［M］.北京:地震出版社，2002.

［3］ 陳仲候，傅唯一.淺層地震勘探［M］.成都:成都地質(zhì)學(xué)院出版社，1986.

［4］ 才博.某水域地震反射勘探工程實(shí)錄［J］.工程勘察，2008(S2).

［5］ 中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建福州至平潭鐵路平潭海峽公鐵兩用大橋補(bǔ)充定測(cè)工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.武漢:中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2013.