■蒲永龍

（巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院新疆庫(kù)爾勒841000）

物探在水利水電工程前期勘探中的應(yīng)用分析

■蒲永龍

（巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院新疆庫(kù)爾勒841000）

物探技術(shù)是近年來應(yīng)用較為廣泛的一種具有重要價(jià)值的勘察技術(shù)，它能夠大大提升地質(zhì)勘察的速度和質(zhì)量，是地質(zhì)勘察現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。本文通過新疆和碩縣某水庫(kù)工程的實(shí)例對(duì)物探在水利水電工程前期勘探中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

聲波法 地震波法 地質(zhì)雷達(dá)法 電阻率法

1　引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，政府對(duì)水利工程的投資規(guī)模不斷擴(kuò)大，一些大型的水利樞紐工程日益增加。地質(zhì)勘察是水利樞紐工程建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，尤其在地質(zhì)復(fù)雜的地區(qū)，其勘察質(zhì)量直接影響到水利工程的使用功能及質(zhì)量安全。物探技術(shù)是近年來應(yīng)用較為廣泛的一種具有重要價(jià)值的勘探技術(shù)，它能夠大大提升地質(zhì)勘察的速度和質(zhì)量，是地質(zhì)勘察現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。

2　物探方法與技術(shù)概述

物探——地球物理勘探的簡(jiǎn)稱，它是以地下巖土層（或地質(zhì)體）的物性差異為基礎(chǔ)，通過儀器觀測(cè)自然或人工物理場(chǎng)的變化，確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍（大小、形狀、埋深等）并可測(cè)定巖土體的物性參數(shù)，達(dá)到解決地質(zhì)問題的一種物理勘探方法。在水利水電前期勘探工作中，物探作為鉆探的先行手段，具有能了解隱蔽的地質(zhì)界線、界面或異常點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合鉆探資料，可以為鉆探成果的內(nèi)插、外推提供依據(jù)。具體方法有：聲波法、地震波法、高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)法等。

（1）聲波法：包括單孔聲波和聲波對(duì)穿。它是彈性波測(cè)試方法之一，其理論基礎(chǔ)建立在固體介質(zhì)中彈性波的傳播特性上，采用頻率主要為1k～30kHz和50k～1000kHz兩個(gè)頻段。該方法以人工激振的方法向介質(zhì)發(fā)射聲波，在一定距離上接收受介質(zhì)物理特性調(diào)制后的聲波，通過觀測(cè)和分析聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度、振幅、頻率等參數(shù)解決工程問題。

（2）地震波法：包括地震波相遇法、地震波CT和面波法。其理論基礎(chǔ)與聲波法相同，采用頻率范圍為1～n×100Hz。該方法利用人工激發(fā)的地震波在彈性性質(zhì)不同的地層內(nèi)傳播規(guī)律，研究與巖土工程有關(guān)的地質(zhì)、構(gòu)造和巖土體的物理力學(xué)特性，可對(duì)工程場(chǎng)地和人工建筑物的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（3）高密度電法：以巖土體的電性特征為基礎(chǔ)，通過儀器觀測(cè)和分析研究即可取得地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，以此解決巖土工程問題。

（4）地質(zhì)雷達(dá)法：通過地面的發(fā)射天線(T)向地下發(fā)射高頻電磁波(主頻為數(shù)十?dāng)?shù)百乃至數(shù)千兆赫)，當(dāng)它遇到地下地質(zhì)體或介質(zhì)分界面時(shí)發(fā)生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天線(R)接收，并由主機(jī)記錄下來，形成雷達(dá)剖面圖。由于電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁波場(chǎng)強(qiáng)度以及波形將隨所通過介質(zhì)的電磁特性及其幾何形態(tài)而發(fā)生變化。因此，根據(jù)接收到的電磁波特征，通過雷達(dá)圖像的處理和分析，可確定地下界面或目標(biāo)體的空間位置或結(jié)構(gòu)特征。

3　工程實(shí)例

3.1工程概況

新疆和碩縣某水庫(kù)位于縣城北部，是該河上唯一的控制性工程，主要承擔(dān)灌溉、防洪等綜合利用工程任務(wù)。水庫(kù)樞紐工程建筑物由擋水壩、導(dǎo)流兼泄洪沖砂洞、溢洪道等組成。上壩址正常蓄水位1438.97m，相應(yīng)庫(kù)容937萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容均為432.22m3。大壩為混凝土面板壩，最大壩高85m；下壩址正常蓄水位1411.92m，相應(yīng)庫(kù)容700萬(wàn)m3。

壩址區(qū)河床部位有深厚覆蓋層存在，并且覆蓋層內(nèi)有膠結(jié)與半膠結(jié)地層及砂層存在，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，為查明壩址區(qū)河床內(nèi)覆蓋層厚度和分層情況，并獲取各地層動(dòng)力學(xué)參數(shù)，同時(shí)查明覆蓋層內(nèi)膠結(jié)砂礫石層的埋藏深度、厚度和分布范圍，物探開展了以電測(cè)深法、地震折射波法、地震反射波法、面波法等多種方法的物探技術(shù)工作。

3.2物探任務(wù)與實(shí)施

本項(xiàng)目的前期物探工作于2015年進(jìn)行，主要任務(wù)是通過巖體波速測(cè)試和聲波測(cè)井，劃分巖性并了解巖體動(dòng)彈性參數(shù)。通過對(duì)壩址區(qū)附近的鉆孔聲波測(cè)試和左岸PD01平硐硐壁巖體的地震波測(cè)試初步掌握了壩基巖體的彈性特征及不同巖性巖體的波速分布的基本規(guī)律。本工程使用SD—1型聲波檢測(cè)儀，單孔聲波由下而上逐點(diǎn)測(cè)試，點(diǎn)距為0.2m。使用R24型工程地震儀，地震波相遇法采用4～12道接收，檢波點(diǎn)間距1.0m，地震波CT采用二邊對(duì)比觀測(cè)系統(tǒng)，激發(fā)點(diǎn)間距1.0m，接收點(diǎn)間距2.0m。

3.3主要成果分析

（1）鉆孔內(nèi)基巖巖體波速主要受巖性控制：第四系全新統(tǒng)砂礫石的波速為527-1774m/s,而華力西早期侵入花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層的波速為2560m/s,華力西早期侵入花崗巖弱風(fēng)化-新鮮基巖的波速值為3500-6000m/s。

（2）PD01平硐巖性主要是華力西早期侵入花崗巖等，巖體裂隙發(fā)育，實(shí)測(cè)巖體彈性參數(shù)為：縱波速度2000～3400m/s，橫波速度655～1200m/s，動(dòng)彈性模量1.69～8.10GPa，表明該平硐巖體強(qiáng)度較低。

（3）斷層破碎帶與花崗巖的強(qiáng)風(fēng)化層等低波速巖體間無(wú)明顯的波速差異，而與花崗巖弱風(fēng)化-新鮮基巖等高波速巖體間的波速差異明顯。

（4）該壩址所測(cè)巖體波速與巖體風(fēng)化分帶的關(guān)系較為明顯。

4　總結(jié)

通過新疆和碩縣某水庫(kù)工程前期物探工作的工程實(shí)例，筆者作如下總結(jié)：

（1）要充分理解《規(guī)范》和《任務(wù)書》所要求的精度和深度，扎實(shí)做好各項(xiàng)基礎(chǔ)工作。

（2）努力提高自身的技術(shù)水平，加大物探新方法、新技術(shù)的投入。如在重要壩段或地質(zhì)條件復(fù)雜壩段，進(jìn)行地震波CT測(cè)試，這樣既可加強(qiáng)技術(shù)效果，又可提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）加大試驗(yàn)工作力度，不要想當(dāng)然，盲目地確定工作方法以及技術(shù)參數(shù)。

總之，隨著我國(guó)水利事業(yè)的快速發(fā)展，工程建設(shè)場(chǎng)地的選址和開發(fā)也向縱深處發(fā)展，其場(chǎng)地的各種自然條件大多較為復(fù)雜，給前期勘察工作帶來諸多困難，此時(shí)均要求采用物探技術(shù)解決或了解地質(zhì)和工程中遇到的難題。而作為物探技術(shù)人員應(yīng)在詳細(xì)分析已有勘察資料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過實(shí)地踏勘和現(xiàn)場(chǎng)方法試驗(yàn)來選擇多種物探方法投入施測(cè)，以達(dá)到最佳的測(cè)試成果，多快好省地進(jìn)行工程建設(shè)，發(fā)揮物探技術(shù)的先進(jìn)作用。

[1]水利水電工程物探規(guī)程,SL326-2005,2005.11.01

[2]周天福.工程物探 [M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2006.

[3]劉建軍,馬文亮,盧秋芽等.工程物探在地鐵越江隧道勘查中的應(yīng)用 [J].物探化探計(jì)算技術(shù),2007,29(1):275～279

P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-164-1