張於祥

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院物探隊(duì) 新疆 昌吉 831100）

隨著科技的發(fā)展，物探方法和儀器越來越成熟，方法也越來越多。新疆南部地區(qū)地層地質(zhì)情況復(fù)雜，河谷狹窄且陡，多有古河槽，覆蓋層主要在50～100 m左右，淺層地震折射勘測(cè)深度有限，有些區(qū)域沒有反射波，無法運(yùn)用淺層地震反射法。單一地運(yùn)用電測(cè)深法雖存在一定局限性和旁側(cè)影響，但在電性差異較大地區(qū)，單一地使用電法工作也能達(dá)到要求解釋精度，其解釋中主要影響因素是地層電阻率的確定，通過對(duì)地層電阻率的確定可以提高解釋精度。

1 工作方法與技術(shù)

電測(cè)深法是依據(jù)目的體與周邊介質(zhì)電阻率差異，在同一測(cè)點(diǎn)上逐次增加電極距使得探測(cè)深度加深來觀測(cè)測(cè)點(diǎn)處垂直方向的電阻率變化的一種電法勘探方法［1，2］。野外工作中常采用三極或四極溫納裝置，MN/AB=1/10，其比值可根據(jù)野外實(shí)際情況在1/3～1/30間變動(dòng)，最大供電電極距以能反映目的層為主，點(diǎn)距宜為1/3～1 倍埋深，工程勘察中基巖為泥巖等低電阻巖體時(shí)，測(cè)試電流流失嚴(yán)重，無法滿足規(guī)范要求，可根據(jù)情況使用組合電極或改變MN與AB之間的比例，一般使用1/5。

野外測(cè)量方法采用單次讀數(shù)法，為保證曲線質(zhì)量，對(duì)曲線畸變點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，重復(fù)觀測(cè)的相對(duì)誤差小于5%，并對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行不少于總工作量5%的檢查觀測(cè)，測(cè)區(qū)均方相對(duì)誤差小于3.0%，測(cè)試結(jié)果符合《水利水電工程物探規(guī)程》（SL326-2005）的要求[3]。

2 工程概況

新疆某水電站工程壩址左岸階地至山邊長1～1.2 km，地形平緩，表層為碎石土、風(fēng)積沙，中間層為砂礫石層、局部膠結(jié)層或Q2地層，底部為紅色泥質(zhì)砂巖。設(shè)計(jì)水位高程2363 m。地質(zhì)勘察庫區(qū)左岸順河見1 km寬古河槽，推測(cè)下游壩址左岸階地存在古河槽，深度在80～100 m?，F(xiàn)為了查明古河槽具體位置區(qū)域，為設(shè)計(jì)及地質(zhì)提供準(zhǔn)確的資料，在左岸階地布置一條物探剖面。野外工作試驗(yàn)工區(qū)無反射波，不適合采用地震反射波法，主要采用電測(cè)深法。本次工作沿壩軸線左岸階地布置四極電測(cè)深點(diǎn)，30～40 m點(diǎn)距，順河布置供電電極，剖面測(cè)試所得典型的電測(cè)深曲線見圖1、圖2。

圖1 壩址左岸階地典型電測(cè)深曲線（HK型）

圖2 壩址左岸階地典型電測(cè)深曲線（HQ型）

由圖1可見，表層電阻率480 Ω·m，推測(cè)為干燥碎石土層，中間電阻率40～60 Ω·m，推測(cè)為砂土層，中間相對(duì)較高電阻率在200～250 Ω·m，推測(cè)為砂礫石或Q2地層，尾部下降低電阻率在20～30 Ω·m，推測(cè)為目的層泥質(zhì)砂巖。

由圖2可見，表層電阻率755 Ω·m，推測(cè)為干燥碎石土層，中間電阻率160～200 Ω·m，推測(cè)為砂礫石層，中間相對(duì)較高電阻率在500～600 Ω·m，推測(cè)為砂礫石層，中間相對(duì)較低電阻率在200～300 Ω·m，推測(cè)為Q2地層，尾部下降低電阻率在15～25 Ω·m，推測(cè)為目的層泥質(zhì)砂巖。

3 測(cè)試成果及分析

本次物探工作根據(jù)電測(cè)深點(diǎn)解釋0+200～1+125 樁號(hào)段為古河槽位置，古河槽最深處在0+760樁號(hào)處，埋深在90 m。根據(jù)物探提供剖面，在剖面上布置了3 個(gè)鉆孔，鉆孔揭露與物探測(cè)試結(jié)果有一定誤差，其中ZK1 號(hào)鉆孔物探測(cè)試38 m，鉆孔揭露31 m；ZK2 號(hào)鉆孔物探測(cè)試91 m，鉆孔揭露81.5 m；ZK3 號(hào)鉆孔物探測(cè)試31 m，鉆孔揭露29.8 m。鉆孔處電測(cè)深解釋曲線圖見圖3～圖5。

圖3 ZK1號(hào)鉆孔（電2）處電測(cè)試解釋曲線圖

圖4 ZK2號(hào)鉆孔（電11）處電測(cè)試解釋曲線圖

圖5 ZK3號(hào)鉆孔（電19）處電測(cè)試解釋曲線圖

由圖3可見，此曲線類型為QHK型曲線，解釋0～1.7 m 電阻率583 Ω·m，1.7～6.5 m 電阻率208 Ω·m，推測(cè)為表層碎石土層、砂礫石層反映；6.5～12 m電阻率38 Ω·m，推測(cè)為砂土層反映；12～38 m電阻率165 Ω·m，推測(cè)為砂礫石或Q2地層反映；38 m 以下電阻率40 Ω·m，推測(cè)為目的層泥質(zhì)砂巖反映。后續(xù)鉆孔揭露31 m見泥質(zhì)砂巖。

由圖4 可見，此曲線類型為HKQ 型，解釋0～2 m電阻率400 Ω·m，2～7 m電阻率200 Ω·m，推測(cè)為表層碎石土層、砂礫石層反映；7～16 m 電阻率360 Ω·m，推測(cè)為砂礫石層反映；16～91 m 電阻率150 Ω·m，推測(cè)為砂礫石或Q2地層反映；91 m 以下電阻率37 Ω·m，推測(cè)為目的層泥質(zhì)砂巖反映。后續(xù)鉆孔揭露81.5 m見泥質(zhì)砂巖。

由圖5 可見，此曲線類型為HKQ 型，解釋0～2.5 m電阻率270 Ω·m，2.5～5 m電阻率54 Ω·m，推測(cè)為表層碎石土層、砂礫石層反映；5～10 m電阻率160 Ω·m，推測(cè)為砂礫石層反映；10～31 m 電阻率60 Ω·m，推測(cè)為砂土層或含土礫石層反映；31 m 以下電阻率10 Ω·m推測(cè)為目的層泥質(zhì)砂巖反映。后續(xù)鉆孔揭露29.8 m見泥質(zhì)砂巖。

綜合圖3～圖5 分析可知，電測(cè)深解釋主要是對(duì)地層電性的判斷，中間層電阻率（砂礫石或Q2地層電阻率）對(duì)基巖解釋很有幫助，表層地層巖性的劃分相對(duì)不是太重要。圖3、圖4 中間層砂礫石或Q2地層解釋時(shí)電阻率取值150～180 Ω·m，后期鉆孔解釋偏深，其取值應(yīng)該在250～350 Ω·m。而圖5中間層含砂土多，中間還含有這一相對(duì)低電阻率地層，解釋時(shí)未考慮此情況。對(duì)壩址區(qū)左岸階地物探剖面校正解釋后成果見圖6。

圖6 壩軸線左岸階地物探成果圖

由圖6可見，表層砂土礫石層厚度10～20 m，電阻率60～840 Ω·m；中間砂礫石或Q2地層厚度20～60 m，電阻率150～300 Ω·m；基巖界面呈“U”型，埋深25～82 m，電阻率13～30 Ω·m。古河槽在0+200～1+125 樁號(hào)位置，長約1 km，其基巖界面較平緩，埋深在75～82 m。

工程中間地層為局部膠結(jié)砂礫石，其電阻率受砂礫石膠結(jié)程度、顆粒大小及成份影響較大，電阻率在120～300 Ω·m。而相對(duì)單一穩(wěn)定的地層，其電阻率相對(duì)穩(wěn)定，特別是含水砂礫石層一般在300～500 Ω·m，解釋時(shí)偏差會(huì)較小，精度高。本次工作通過鉆孔揭露可見中間層取值偏低，應(yīng)根據(jù)鉆孔時(shí)間情況來取值中間層電阻率。剖面1+125～1+370樁號(hào)段基巖頂高程2366 m，比正常蓄水位高程高約3 m，直接影響設(shè)計(jì)方案和壩址的選擇。此段測(cè)試的準(zhǔn)確度要求要高，中間層電阻率的取值影響解釋深度，從而影響基巖界面高程。為更好地確定剖面1+125～1+370樁號(hào)段基巖界面，建議在1+150樁號(hào)（電17與電18之間）處增加鉆孔，以確定古河槽邊界。

4 結(jié)語

單一的物探方法的缺點(diǎn)是精度相對(duì)較低，在有條件的情況下運(yùn)用綜合物探方法可以很好地提高物探解釋精度，彌補(bǔ)單一物探方法的缺點(diǎn)。普通電測(cè)深方法要求地層電性差異大，對(duì)工作場地要求高，如本文中覆蓋層厚度80 m，需要最少200 m的直線距離，且地形對(duì)測(cè)試曲線有較大影響。解釋時(shí)中間層影響較大。新疆南部地層復(fù)雜，覆蓋層較厚，地層變化大，很難精確取值中間層電阻率且受地形影響大，但相對(duì)的古河槽位置還是有較好的測(cè)試效果。在淺層地震折射波法、反射波法等其他方法無法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，合理運(yùn)用電阻率測(cè)井使得能很好確定中間層電阻率，從而能有效地提高物探解釋的準(zhǔn)確性和可靠性。