深厚覆盖层的探查(1)

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深厚覆盖层的探查

刘恒祥郝忠友

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，长春市１３００６２）

【摘要】深厚覆盖层探测是水利水电工程中一项重要的内容，电测深、地震勘探（折射法、反射法）是探测

覆盖层最有效的方法，但受覆盖深度和地形的影响较大，由于电测深的多解性及近年来地震使用的炸药震源越来越难于解决，地震和常规的电法在解决深厚覆盖层中逐渐退出工程物探的使用，ＥＨ一４大地电磁仪是从美国引进的大地电磁测量系统，主要解决４０ｍ至７００ｍ范围内的地质勘探题，尤其是解决深部构造效果较好，避免了受地形的限制，生产实践表明应用ＥＨ一４大地电磁测深反演电阻剖面是解决深厚覆盖层的有效勘探方法。

【关键词】覆盖层；勘探；大地电磁测量；西藏旁多【ＤＯＩ编码】１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—１３０５．２０１４．０１．０１４

【中图分类号】ＴＶ２２１【文献标识码】Ｂ【文章编号】１００８—１３０５（２０１４）０卜００３９—０４

１

引言

的地电特征；电磁波频率越高，穿透深度越小，则覆盖层是指经过各种地质作用而堆积在基岩

能反映浅部地电特征。利用不同的频率，可得到不上的松散堆积物，通常经过多次沉积而成，其物理同深度上的地电信息，以达到频率测深的目的，旁性质与沉积成分、厚度、含水程度等有关，工程物多工程深厚覆盖层及深部构造的勘探取得了良好

探探测覆盖层主要是利用覆盖层介质与基岩的弹的效果。

性波差异、电性差异、电磁性差异，对于覆盖层较２旁多水电站工程概况和物性特征

薄，应用地震波折射法、浅层反射法、电测法和剖面法、高密度剖面法探测覆盖层的厚度、划分基岩２．１旁多水电站工程概况

的构造均有较好的效果，但有以下缺点。

旁多水利枢纽工程地处拉萨河流域中游，坝址受地形、地物的形影较大，勘探深度浅，工作位于西藏自治区林周县旁多乡下游１．５ｌ【Ⅲ，距拉萨量大工作效率较低，因此遇较厚的覆盖或有一定规市直线距离６３ｌ【Ⅲ，扼拉萨河干流一热振藏布和乌鲁模的低阻覆盖时，上述方法就难于取得理想的勘探龙曲、扒曲两条支流的汇合口，坝址控制流域面积效果，ＥＨ一４测量系统是利用大地电磁测量的原理，１６３７０ｋⅢ２，年径流量６２．４８×１０８ｍ３。

西藏旁多水电站工程中应用ＥＨ一４系统采用的就是旁多水利枢纽工程的开发任务以灌溉、发电为音频大地电磁法（ＡＭＴ）。其工作原理是基于麦克斯主，兼顾防洪和供水。

韦方程组完整统一的电磁场理论基础。利用天然场旁多水利枢纽正常蓄水位４０９５ｍ，水库总库

源，在探测目标体的地表同时测量相互正交的电场容（１２．３×１０８）ｍ３，电站装机容量１６０删，电站年

分量和磁场分量，然后用卡尼亚电阻率计算公式得

发电量为５．３８亿ｋｗ．ｈ，设计灌溉面积６７万亩。出视电阻率。

灌溉面积（６７×１０４）亩，工程规模为大（１）型Ｉ根据大地电磁场理论可知，电磁波在大地介质

等工程。

中穿透深度与其频率成反比，当地下电性结构一定

时，电磁波频率越低穿透深度越大，能反映出深部作者简介：刘恒祥（１９６９年～），男，高级工程师。

・３９・

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２．２．１坝址区地形地貌

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２．２坝址区地形地貌、工程地质概况及物性特征

坝址区属高山地形，谷底高程４０２７～４０３４ｍ，两岸山顶高程５３００ｍ左右，比高１２７０ｍ左右。右岸高程４０６０ｍ以下坡角较陡，为５００左右，高程４０６０ｍ以上坡角变缓，为３００左右。右岸山坡大部分基岩裸露，局部为混合土碎（块）石覆盖；左岸高程４２４０ｍ以下为混合土碎（块）石覆盖，坡角较缓，为１５０左右，高程４２４０ｍ以上基岩裸露，坡度大于４５０。

坝址区河流流向为ＳＥ向，河谷底宽约７００ｍ，河水面宽１００～１１０ｍ，水深１～３ｍ。正常蓄水位４０９５ｍ时，谷宽１０２０ｍ，河谷呈不对称“Ｕ”字型。河床靠近右岸，右岸漫滩、阶地发育不完整。左岸漫滩发育，宽约５５０ｍ，三级阶地明显，阶地前缘高出河水面分别为７ｍ、１４ｍ和３８ｍ。２．２．２坝址区地质概况

坝址区出露的地层主要为白垩系上统林子宗火山岩组、燕山晚期侵入岩及第四系松散堆积层。由新至老叙述如下。

（１）坡、洪积混合土碎（块）石（Ｑ乒、Ｑ一、劣＋一）；崩积碎（块）石（Ｑ∥）：灰～深灰色，碎

长玢岩（衍）；熔结凝灰岩（，ｔ），总计厚度２５～

４２０ｍ。

（２）花岗岩（厂；）：灰白色，中粗粒结构，块状构造。岩质坚硬，抗风化能力强。与闪长玢岩呈断层和裂隙接触，与溶解凝灰岩呈熔融接触或裂隙接触。分布于河床、左岸漫滩和阶地底部及右岸泄洪洞进口山体处。２．２．３坝址区物性特征

通过以往资料分析和现场试验发现，坝址区地层从新到老电阻率具有逐渐增大的特征，白垩系上统火山岩组、燕山晚期侵入岩地层电阻率为高阻层，其值在８００～３０００Ｑ・ｍ；第四系松散堆积层电阻率较低，在２５～８００Ｑ・ｍ。由此可看出，测区内岩性在垂向上存在明显的电阻率差异，从而为ＥＨ４大地电磁法探测基岩埋深提供了良好的地球物理

前提。

ＥＨ一４大地电磁法在解决坝址区覆盖层及构造的应用

３

３．１测线的布置

在坝轴线两侧各５０ｍ分别布置１条测线，坝前测线ＢＱ，坝后测线ＢＨ长８５０ｍ。详见图１旁多水利枢纽工程坝基补充勘察大地电磁法工作布置图。

（块）；冲积漂石、卵石混合土（鲥）；冲积漂石、

卵石混合土（Ｑ，）；冰水积卵石混合土（Ｑ罗）；闪

图１旁多水利枢纽工程坝基补充勘察大地电磁法工作布置图

３．２工件方法

采用“十字型布极”方式进行张量测量（详见图２测量装置示意图）。探测时两对电极及两根

磁探头，以测点为中心对称布设，其中Ｅｘ、Ｈｙ与测线方向一致（即坝轴线在地表的投影线），Ｅｙ、Ｈｘ与测线方向垂直。

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高频段采用５～１５次叠加。

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电场采用带有电传感器的不锈钢电极接收；磁场采用ＢＦ一６高灵敏度磁探头进行接收：使用ＥＨ一４连续电导率仪进行数据采集，点距２５ｍ。低、中、

量。又因ＢＱ测线、ＢＨ测线平行坝轴线分布。因此，利用两测线的探测结果，推断坝轴线附近基岩埋深情况。

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图２测量装置示意图

Ｏ∞１００

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３００３５０４００４５０５∞５５０∞０６５０

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率

图３ＢＱ测线反演电阻率断面图

３．３测量成果的分析

３．３．１

ＢＱ测线、阴测线物性解释及地质推断解释ＢＱ测线、ＢＨ测线分别位于坝轴线的两侧，测

线平行坝轴线布置，测线方向２４００，测线长度均为

８５０ｍ，测线上地形整体呈东北高西南低的形态，地

枷

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形较缓，测线西南端有河水流过。

从反演电阻率断面图中可以看出，ＢＱ线和ＢＨ线形态基本一致，电性特征横向分层明显，覆盖层表现为低阻特征，基岩表现为高阻特征。

ＢＱ测线反演电阻率断面图（见图３），电性特征分层明显，覆盖层反演电阻率一般在２５～

８００

Ｑ・Ⅲ，推断解释为第四系崩坡积土、洪积土夹

Ｏ

冲击漂流卵石的综合反映，其中低阻推测为富含水的堆积土或洪积土，总体表现为中间深，两端浅；深部表现为中高阻电性特征，反演电阻率一般高于

８００

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图４叫测线反演电阻率断面图

Ｑ・ｍ，根据区域地质及实际钻探岩芯情况，推

将ＢＱ、ＢＨ测线首尾测点坐标，垂直投影到坝轴线上，对应坝轴线桩号为３５０～１１７５ｍ，结合ＢＱ、阴测线物探资料与坝轴线钻探资料综合推断坝轴线上基岩埋深如图５中虚线所示。中间基岩埋深较大，两端基岩埋深较浅，表现为小桩号端基岩项板埋深变化较缓，大桩号端基岩项板埋深变化较陡，坝轴线桩号７８０～８４０Ⅲ之间基岩面高程为３６１０ｍ，基岩埋深最大达４２０ｍ，为坝轴线覆盖层最厚段，两端逐步变薄。根据区域资料推断，坝轴线基底为花岗岩（，，；），地表覆盖层为第四系崩坡积土、洪积

土夹冲积漂流卵石。

・４】。

断解释为花岗岩（露）的反映。

ＢＨ测线反演电阻率断面图（见图４），电性特征分层明显，覆盖层反演电阻率一般在２５～

８００

Ｑ・ｍ，推断解释为第四系崩坡积土、洪积土夹

冲积漂流卵石的综合反映，其中低阻推测为富含水的堆积土或洪积土，总体表现为中间深，两端浅；深部表现为中高阻电性特征，反演电阻率一般高于Ｑ・Ⅲ，根据区域地质及实际钻探岩芯情况，推断解释为花岗岩（ｙ；）的反映。

８００

３．３．２坝轴线附近地质推断解释

由于坝轴线附近施工干扰严重，无法进行测

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详见图５旁多水利枢纽工程坝基勘察坝轴线覆岗岩。

盖层物探地质推断解释图。

（３）通过对ＢＱ、ＢＨ测线反演解释，推断坝轴线覆盖层厚度为６０～４２０ｍ。小桩号端基岩变化较缓，大桩号端基岩变化较陡，坝轴线桩号７８０～８４０ｍ之间基岩面高程为３６１０ｍ，基岩埋深最大达４２０ｍ，为坝轴线覆盖层最厚段，两端逐步变薄，呈中间深，两端浅的形态。

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４．２坝址区构造结论

对过两条剖面的对比解释，在坝址区顺河方向无大的构造通过，只深切的古河床发育，基岩埋深

最大达４２０ｍ。

５建议及经验

（１）通过已知钻孔ｂｚｋ０４对比测量，反演深

３４００—

度与钻孔揭露深度基本一致，建议对探测结果进行

３５０４００

４５０

５００

ｓ５０∞Ｏ６ｓ０

７００７ｓ０８００Ｂ５０９００

９５０１０００１０５０１１００”５０距膏（・）

了验证，ｂｚｋ０３钻至３１４．５ｍ未到基岩。验证了解释图５坝轴线覆盖层物探地质推断解释图

的准确性。对前期常规物探方法探查的结果由于深切槽的影响造成的误差。对坝址区地质情况的认识４

ＥＨ－４应用的结论

程度有了很大的提高。

（２）对于像西藏这样地质条件复杂的地区，４．１坝址区覆盖层结论

除了正常物探方法外，要适量布置大地电磁等非常通过对布设在坝轴线两侧电磁法剖面的反演规的物探手段，以提高物探勘探的精度。

解释，推断了旁多水利枢纽坝轴线附近基岩埋深情况，并得出以下结论。

（１）坝轴线附近覆盖层电阻率一般小于

参考文献

８００Ｑ・ｍ，厚度一般为６０～４５０ｍ，岩性推断解释为

第四系崩坡积土、洪积土夹冲积漂流卵石。

［１］旁多水利枢纽工程技旌设计阶段坝基补充勘察物探成果报告

（２）坝轴线附近基岩电阻率一般大于

中水东北勘测设计研究有限责任公司８００

Ｑ・ｍ，基岩埋深６０～４５０ｍ，岩性推断解释为花

［２］水利水电工程物探规程ＳＬ３２６—２００５

～～简讯～～

《水利水电工程建设征地移民设计规范》

宣贯培训班在海口举办

２０１３年１１月２７～２９日，水利水电规划设计总院在海口市举办了《水利水电工程建设征地移民设计规范》宣贯培训班，参加培训的有各流域委、重庆、湖北、湖南、河南、广东、广西、浙江、山西、山东、福建、河北、陕西、新疆、云南、贵州水利水电工程建设征地移民政府管理部门以及设计、建设管理单位的专家和代表１４０余人。

培训期间，水利水电规划设计总院陈伟副院长等主要起草人分别讲授了水利水电工程建设征地移民规划设计概论、征地移民安置有关法律、法规、征地移民设计规范主要内容、征地移民设计实例，并就有关问题与学员进行了交流。参加培训的学员通过了测评，并取得了良好成绩。

（崔忠波供稿）

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深厚覆盖层的探查

作者：

作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

刘恒祥， 郝忠友

中水东北勘测设计研究有限责任公司,长春市,130062水利技术监督

Technical Supervision in Water Resources2014,22(1)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sljsjd201401014.aspx