论水库工程可行性研究阶段物探综合分析

论 水库工程可行性研究阶段物探综合分析

杨云丰

云南省水利水电勘测设计院 云南 昆明 650202

摘 要：随着经济社会发展，物探测试在我国工程的应用越来越宽广，它有利于解决工程中遇到的各类问题。它所具有的快速便捷、准确，使其贯穿于工程的各个阶段，受到国内外相关可研与技术人员的广泛关注，从基本理论、仪器设备、信号处理、资料解译到工程应用，一直在不断发展和进步。下面就对其进行分析。

【关键词】声波 钻孔电视 物探成果分析

前言：拟建的某水库地处澜沧江左岸一级支流黑水河上游。水库是一座解决集镇、农村生活和部分农田灌溉的综合利用工程。

根据规划初步成果，拟建某水库死水位1800m，正常蓄水位1832m，校核洪水位1835m，总库容1259万m³。水库分别向某县提供生产生活和灌溉用水。水库设计供水量930万m³，设计灌溉面积4万亩。

1 地形、地质简况及地球物理特征

1.1 地形地貌及地质概况

工程区位于澜沧江左岸一级支流上游，地处银江大河和澜沧江之间，地势整体西北高东南低，相对高差800～1200m，属构造剥蚀高中山陡坡地貌。山体坡度多为30°～50°，河谷多呈“V”字型，河床比降较大，零星发育阶地，两岸山体对称性差。河床及两岸堆积厚约1.5～5m，局部达8～10m。

1.2 地球物理特征

1.2.1钻孔声波测试

本次钻孔声波测试涉及的地层岩性及其地球物理特征如下：

（1）第四系（Q）：覆盖层结构相对较松散，波速较低，利用声波测试技术勘测其与基岩分界线的地球物理条件较好。

（2）景星组下段（K1J1）

长石石英砂岩、粉细砂岩夹少量泥岩、砾岩。其中长石石英砂岩、粉细砂岩、砾岩为中硬岩类；泥岩为软岩类。这些岩层具有不同的声波特征，故利用声波测试技术对其进行详细分层的地球物理条件较好。而不同风化岩体的声波特征差异性明显，对其进行风化分层的地球物理条件较好。

（3）花开左组上段（j2h2）

岩性为钙质泥岩、粉砂质泥岩夹泥灰岩、粉砂岩。其中粉砂岩为中硬岩类；钙质泥岩、粉砂质泥岩为软岩类。这些岩层具有不同的声波特征，故利用声波测试技术对其进行详细分层的地球物理条件较好。而不同风化岩体的声波特征差异性明显，对其进行风化分层的地球物理条件较好。

（4）花开左组下段（j2h1）

岩性为泥质粉砂岩、细砂岩、泥岩。其中泥质粉砂岩、细砂岩为中硬岩类；泥岩为软岩类。这些岩层具有不同的声波特征，故利用声波测试技术对其进行详细分层的地球物理条件较好。而不同风化岩体的声波特征差异性明显，对其进行风化分层的地球物理条件较好。

1.2.2钻孔彩色电视测试

钻孔电视测试结果为彩色图像显示，直观地了解钻孔中岩体的完整性、相对软弱夹层、裂隙密集带、构造影响带等的发育情况，及其分布位置。因此，利用钻孔电视测试可以简单、直观地反映出一些基础地质信息，对其进行定性、定量分析、解释。

2 工作方法与技术

2.1 钻孔声波测试

2.1.1测试方法原理及野外工作方法

声波测试技术是利用声波在岩体中的传播性质来研究钻孔剖面的方法。设备由主机、钻孔换能器和传输电缆组成。

单孔声波测试反映的是孔壁岩体波速值的变化情况。一般采用一发双收装置，基本原理是利用声波在一定距离沿孔壁岩体滑行的时间来测定岩体的声波速度，根据发射器到两个接收换能器的纵波初至时间差与两个接收换能器间距，计算得到孔壁岩体的纵波速度值，进而对孔壁岩体的岩体完整性、岩体风化进行分析、解释。

2.1.2质量控制

2.1.2.1质量控制方法

⑴、仪器校准

本次声波测试设备采用重庆奔腾数控技术研究所生产的WSD—2A型数字声波仪，仪器及配件均做过出厂校准，并且每年固定时间送回厂家校验配对，并由厂家提供相应的合格证书。

⑵、一发双收单孔换能器

本次钻孔声波测试中的钻孔换能器选用奥成科技有限公司生产的28.5KC一发双收钻孔换能器

①在野外测试前先在标准纵波速度的钢管中进行测试，来判断一发双收换能器是否工作正常；

②在测试前检查测试电缆线深度标记是否正确及清晰；

⑶、数据采集

① 测试前对电缆线的绝缘性和完好程度进行严格的检查；

② 钻孔声波测试布置于钻孔的有水段，采用内触发方式，一发双收的点测技术，点距选用0.2m，道间距固定为20cm，采样间隔为1.0μs。孔深为1m一校；

③ 测试顺序为从孔底向孔口提升方式。

⑷、数据处理

① 对采集的原始数据进行100%校验对比，保证所采集的数据合格数符合要求；

② 采用专业软件进行数据处理。

2.1.2.2数据质量评价

本次声波测试工作的检查占原测点的7.2%，检查点的最大相对均方误差为2.8%，平均相对均方误差为1.68%。单个测点实测过程中严格遵循了水利水电工程物探规程【SL 326-2005】的相关检测，本次声波测试各项指标均满足水利水电工程物探规程【SL 326-2005】的要求。

2.2 钻孔彩色电视测试

2.2.1测试方法原理及野外工作方法

（1）简介：智能高清钻孔电视应用了数字技术并使之具有形成、显示和处理这些图像的能力，得到的图像数据不但可以被用于定性地识别钻孔内的情况，还可以用来定量地分析孔中的地质现象。它以视觉获取地下信息，具有直观性、真实性等优点，广泛应用于地质勘探和工程检测中。智能高清钻孔电视摄像仪主要由控制系统、卷扬系统、数据采集处理系统组成。

（2）工作原理：下井探头装配有成像设备和电子罗盘（二维、三维），摄像头通过360度广角镜头摄取孔壁四周图像，利用计算机控制图像采集和图像处理系统，同时控制电机提升、下放探头，自动采集图像，并进行展开、拼接处理，形成钻孔全孔壁柱状剖面连续图像实时显示，连续采集记录全孔壁图像。电子罗盘实时采集方位角，上传给计算机实时显示，孔壁图像从罗盘指示的正北方向展开，视频帧与帧之间无缝拼接，无百叶窗等现象。

2.2.2质量控制

⑴、仪器校准

本次钻孔彩色电视测试设备采用湖南奥成科技有限公司生产的HX-JD-04B三维智能高清钻孔电视系统，仪器及配件均做过出厂校准，并且每年固定时间送回厂家校验配对，并由厂家提供相应的合格证书。

⑵、垂直孔角度传感器校准

探头内安置有电子罗盘，原则上要求电子罗盘正北方要和地质罗盘的正北放要一致，但在实际安装过程中会有差异，在测试前进行正北角的修正。

⑶、深度计数器校准

滑轮和电缆的磨损会影响深度计数器的深度系数，在测试前对深度系数进行校正，使测量的深度与钻孔实际深度一致。

⑷、孔内水浑浊的处理

当钻孔终孔后，要求进行高压冲洗孔，冲洗时间不应少于1小时30分钟。冲洗完后往孔内放净水剂，并稳定水位不低于48小时后再进行测试，确保孔内水清澈。

⑸、数据处理

① 数据采集时，探头下放速度匀速，且采用“拼图+录像”模式；

② 采用专业软件进行数据处理。

3 结论与建议

3.1钻孔声波测试

通过分析解释，某水库工程钻孔声波测试工作可得到如下结论：

3.1.1上坝址

（1）上坝址左岸在测试范围内岩体为为弱风化,

（2）上坝址河床在测试范围内岩体为弱风化,

（3）上坝址右岸在测试范围内岩体为弱风化。

（4）上坝址左岸、河床、右岸在测试范围内未见大的地质构造，低速带以裂隙、裂隙密集带为主，其波速变化范围为1170～3790m/s，层厚0.7～6.0m，岩体完整性系数为0.13～0.33，岩体总体较破碎，局部破碎。

3.1.2下坝址

（1）下坝址左岸在测试范围内岩体为为弱～微风化。

（2）下坝址河床在测试范围内岩体为全～弱风化。

（3）下坝址右岸在测试范围内岩体为强～弱风化。

（4）下坝址左岸、河床、右岸在测试范围内未见大的地质构造，低速带以裂隙、裂隙密集带、破碎带为主，其波速变化范围为1670～4030m/s，层厚0.8～5.8m，岩体完整性系数为0.11～0.30，岩体总体较破碎，局部破碎。

3.2 钻孔彩色电视测试

通过对钻孔彩色电视测试成果的编辑、统计分析，狮子窝水库工程的勘探钻孔中进行岩体拍摄照片，图像清晰，较准确地确定裂隙的发育位置及产状、裂隙密集带及破碎带等的发育位置及规模。

3.2.1上坝址

在测试范围内，钻孔电视像清晰，岩体呈较破碎～完整，裂隙发育的位置、倾向、倾角清晰，裂隙密集带及溶蚀破碎带等发育的位置、层厚清晰。

3.2.2下坝址

在测试范围内，钻孔电视像清晰，岩体呈较破碎～完整，裂隙发育的位置、倾向、倾角清晰，裂隙密集带及溶蚀破碎带等发育的位置、层厚清晰。

3.3 输水隧洞

（1）在测试范围内，输水隧洞进口段钻孔电视图像清晰，岩体呈较破碎～完整，以较完整为主。

（2）在测试范围内，输水隧洞洞身段钻孔电视图像清晰，岩体呈较破碎～较完整。

（3）在测试范围内，输水隧洞出口段钻孔电视图像清晰，岩体呈较破碎～较完整，以完整性差为主。

3.4 建议

在坝基开挖时做坝基检测，来确定开挖建基面。

在输水隧洞施工时，开展超前地质预报工作。

结束语：总之，工程物探有着工作效率高、成本低、周期短、见效快的优点，在水利工程地质勘察中应用物探技术，配合必要的钻探，物探可以获取比较好的地质效果。

参考文献：

[1]《声波测试方法和工程应用》

[2]《云南省水利水电工程地质实践》

[3]《工程地质手册》