物探在水利水电工程前期勘探中的应用分析

■蒲永龙

（巴音郭楞蒙古自治州水利水电勘测设计院新疆库尔勒841000）

物探在水利水电工程前期勘探中的应用分析

■蒲永龙

（巴音郭楞蒙古自治州水利水电勘测设计院新疆库尔勒841000）

物探技术是近年来应用较为广泛的一种具有重要价值的勘察技术，它能够大大提升地质勘察的速度和质量，是地质勘察现代化水平的重要标志。本文通过新疆和硕县某水库工程的实例对物探在水利水电工程前期勘探中的应用进行了简单的分析。

声波法 地震波法 地质雷达法 电阻率法

1　引言

随着我国经济建设的快速发展，政府对水利工程的投资规模不断扩大，一些大型的水利枢纽工程日益增加。地质勘察是水利枢纽工程建设的首要环节，尤其在地质复杂的地区，其勘察质量直接影响到水利工程的使用功能及质量安全。物探技术是近年来应用较为广泛的一种具有重要价值的勘探技术，它能够大大提升地质勘察的速度和质量，是地质勘察现代化水平的重要标志。

2　物探方法与技术概述

物探——地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。在水利水电前期勘探工作中，物探作为钻探的先行手段，具有能了解隐蔽的地质界线、界面或异常点，同时结合钻探资料，可以为钻探成果的内插、外推提供依据。具体方法有：声波法、地震波法、高密度电法、地质雷达法等。

（1）声波法：包括单孔声波和声波对穿。它是弹性波测试方法之一，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播特性上，采用频率主要为1k～30kHz和50k～1000kHz两个频段。该方法以人工激振的方法向介质发射声波，在一定距离上接收受介质物理特性调制后的声波，通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等参数解决工程问题。

（2）地震波法：包括地震波相遇法、地震波CT和面波法。其理论基础与声波法相同，采用频率范围为1～n×100Hz。该方法利用人工激发的地震波在弹性性质不同的地层内传播规律，研究与岩土工程有关的地质、构造和岩土体的物理力学特性，可对工程场地和人工建筑物的适应性进行评价。

（3）高密度电法：以岩土体的电性特征为基础，通过仪器观测和分析研究即可取得地下地质结构的变化规律，以此解决岩土工程问题。

（4）地质雷达法：通过地面的发射天线(T)向地下发射高频电磁波(主频为数十数百乃至数千兆赫)，当它遇到地下地质体或介质分界面时发生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天线(R)接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，通过雷达图像的处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。

3　工程实例

3.1工程概况

新疆和硕县某水库位于县城北部，是该河上唯一的控制性工程，主要承担灌溉、防洪等综合利用工程任务。水库枢纽工程建筑物由挡水坝、导流兼泄洪冲砂洞、溢洪道等组成。上坝址正常蓄水位1438.97m，相应库容937万m3，调节库容均为432.22m3。大坝为混凝土面板坝，最大坝高85m；下坝址正常蓄水位1411.92m，相应库容700万m3。

坝址区河床部位有深厚覆盖层存在，并且覆盖层内有胶结与半胶结地层及砂层存在，地质情况比较复杂，为查明坝址区河床内覆盖层厚度和分层情况，并获取各地层动力学参数，同时查明覆盖层内胶结砂砾石层的埋藏深度、厚度和分布范围，物探开展了以电测深法、地震折射波法、地震反射波法、面波法等多种方法的物探技术工作。

3.2物探任务与实施

本项目的前期物探工作于2015年进行，主要任务是通过岩体波速测试和声波测井，划分岩性并了解岩体动弹性参数。通过对坝址区附近的钻孔声波测试和左岸PD01平硐硐壁岩体的地震波测试初步掌握了坝基岩体的弹性特征及不同岩性岩体的波速分布的基本规律。本工程使用SD—1型声波检测仪，单孔声波由下而上逐点测试，点距为0.2m。使用R24型工程地震仪，地震波相遇法采用4～12道接收，检波点间距1.0m，地震波CT采用二边对比观测系统，激发点间距1.0m，接收点间距2.0m。

3.3主要成果分析

（1）钻孔内基岩岩体波速主要受岩性控制：第四系全新统砂砾石的波速为527-1774m/s,而华力西早期侵入花岗岩强风化层的波速为2560m/s,华力西早期侵入花岗岩弱风化-新鲜基岩的波速值为3500-6000m/s。

（2）PD01平硐岩性主要是华力西早期侵入花岗岩等，岩体裂隙发育，实测岩体弹性参数为：纵波速度2000～3400m/s，横波速度655～1200m/s，动弹性模量1.69～8.10GPa，表明该平硐岩体强度较低。

（3）断层破碎带与花岗岩的强风化层等低波速岩体间无明显的波速差异，而与花岗岩弱风化-新鲜基岩等高波速岩体间的波速差异明显。

（4）该坝址所测岩体波速与岩体风化分带的关系较为明显。

4　总结

通过新疆和硕县某水库工程前期物探工作的工程实例，笔者作如下总结：

（1）要充分理解《规范》和《任务书》所要求的精度和深度，扎实做好各项基础工作。

（2）努力提高自身的技术水平，加大物探新方法、新技术的投入。如在重要坝段或地质条件复杂坝段，进行地震波CT测试，这样既可加强技术效果，又可提高经济效益。

（3）加大试验工作力度，不要想当然，盲目地确定工作方法以及技术参数。

总之，随着我国水利事业的快速发展，工程建设场地的选址和开发也向纵深处发展，其场地的各种自然条件大多较为复杂，给前期勘察工作带来诸多困难，此时均要求采用物探技术解决或了解地质和工程中遇到的难题。而作为物探技术人员应在详细分析已有勘察资料的基础上，经过实地踏勘和现场方法试验来选择多种物探方法投入施测，以达到最佳的测试成果，多快好省地进行工程建设，发挥物探技术的先进作用。

[1]水利水电工程物探规程,SL326-2005,2005.11.01

[2]周天福.工程物探 [M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[3]刘建军,马文亮,卢秋芽等.工程物探在地铁越江隧道勘查中的应用 [J].物探化探计算技术,2007,29(1):275～279

P641.4+3[文献码]B

1000-405X（2016）-7-164-1