综合物探在洞潭工程“龙洞”泉源及近坝库区岩溶调查中的应用

2010-08-15陈青松

湖南水利水电 2010年1期

陈青松

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市 410007）

洞潭工程位于湖南永顺县羊峰乡北侧约4 km洞潭河中游原老洞潭水电站库尾，洞潭河为沅水支流猛洞河的2级支流。由于该工程位于寒武系碳酸盐岩地层区，右岸下游“龙洞”岩溶泉位于坝址和老洞潭坝下游，相距分别为 1 200 m 和 400 m 左右，出水量达（0.3～0.5）m3/s，出水点高程为（310～315）m，为常年岩溶下降泉，水库是否存在向“龙洞”渗漏通道是制约该工程可行的关键所在。因此，在枢纽勘察工作之前，先对水库成库的地质条件进行论证，查明“龙洞”泉源及近坝库区岩溶发育情况。为此，开展了电测深法、电磁波CT透视法的综合物探方法。

1 地形、地质及地球物理特征

“龙洞”泉源及近坝库区位于永顺县石堤镇牙错河村。坝址区位于洞潭河流域中部，相公桥——牙错河段，属低山峪谷、溶蚀洼地地貌区，河床阶地不发育，坡降较大，急流湍滩甚多，河道弯曲，多为窄”V”形河谷，河床宽一般（10～20）m，河床海拔（355～460）m。区域内出露的地层主要有寒武系～奥陶系碳酸盐岩地层、志留系砂页岩及第四系松散层。其中寒武系地层分布于工程区及流域的西部，南部分水岭一带。

近坝库区岩性主要为（∈2-3ls2)浅灰、灰白色厚～巨厚层状粗晶至致密白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩等。白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩和灰岩的电阻率较高，而强岩溶发育带或断层构造带的电阻率较低，有明显的物性差异，具有很好的地球物理工作条件。

在电磁波CT透视中，完整灰岩等高阻介质对电磁波能量的吸收较小，而溶洞或裂隙发育密集带因充水导电性变好，对电磁波能量吸收较强，所以当溶洞或裂隙密集发育带，处于接收机与发射机之间时，呈现出吸收型阴影异常（吸收系数高值）。根据阴影异常便可确定地质体轮廓的空间位置。

2 野外工作方法

为了减少物探资料的多解性，提高勘探精度，该工程选用了两种物探方法进行综合勘探。具体工作布置见图1。

图1 工作布置

2.1 电测深法

电测深法工作采用重庆地质仪器厂生产的DZD-4型多功能全自动电法仪，目的以查明“龙洞”泉源及近坝库区岩溶发育情况。测试采用三极电测深方法进行，最大AB/2=150 m，MN/2=0.5 m、5 m，点距（5～10）m 不等。通过对曲线类型的变化和等视电阻率断面图定性分析电性异常带的位置。

2.2 电磁波CT透视法

电磁波CT透视工作使用的仪器设备是EW－1A型电磁波透视仪。为了保证有足够的分辨率。经对比试验，我们选取8 MHz的频段为主要工作频率。因内业作图采用层析成像成图，在外业数据采集时，全部用发定观测方式。即将发射机定在孔口，接收机从孔口至孔底观测一遍，然后把发射机下降1 m，接收机再重复上述工作，直到发射机下到孔底为止，接收机的点距为1 m。采用专业的数据处理软件ECT进行处理，得到吸收系数成像的色谱图。与钻探结果进行对比，有很好的效果。

3 应用实例

3.1 区域大断裂F4的探查

近坝库区右岸与下游“龙洞”泉（暗河）之间存在河间地块，为论证“龙洞”泉是否来自坝址上游河床，勘察前期，在牙错河附近采用物探的勘探手段对区域大断裂F4进行探查。近坝区共布置8条电测深剖面。从ρS地电断面图上看，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ剖面都存在着视电阻率低值异常带，物探推测为F4断裂异常反映。图2为Ⅳ剖面视电阻率ρS地电断面图。根据物探测试成果在Ⅳ剖面桩号15 m处（4＃点）布置了ZK1钻孔。后经钻孔验证，孔深（9.9～23.9）m为断层溶蚀破碎带，此破碎带与龙洞断层连线方向及走向近一致，应为同一条断层，即为牙错河～龙洞F4断层。

图2 Ⅳ剖面视电阻率ρS地电断面图

结合ZK1～ZK2剖面电磁波CT透视成果资料（图3）看，在ZK1和ZK2钻孔间存在一较陡倾角的断层，该剖面物探推断（462.5～475）m高程，靠ZK1钻孔侧发育大溶洞。462.5 m高程以下岩体较完整，局部有溶蚀现象。与钻探揭示吻合较好。

3.2 近坝库区岩溶的探查

图3 ZK1～ZK2剖面电磁波CT透视成果资料（高程m，孔深m）

为了查明近坝库区岩溶的发育情况，在近坝库区共布置8条电测深剖面。各剖面均探查到溶蚀破碎带的反映。Ⅶ剖面从ρS地电断面图（图4）上看，在剖面的桩号60 m（7#点）和桩号 90 m（10#点）段，存在着视电阻率低值带，物探推测为溶蚀破碎带或断层异常反映。在剖面的桩号238 m（26#地段），存在着视电阻率低值带，物探推测为岩溶溶蚀带反映。另在坝轴线ZK4和ZK5钻孔间布置了电磁波CT透视剖面（图5），该剖面物探推断靠近ZK4钻孔侧高程（332～338）m为溶洞及溶蚀裂隙发育带。靠近ZK5 钻孔侧（332.5～335）m、（345～348）m 高程发育溶洞。ZK5钻孔附近高程332 m以上有多层溶洞，由工作布置图1可知，与电测深法所探查岩溶带相吻合。