深厚覆蓋層的探查

劉恒祥 郝忠友

(中水東北勘測設計研究有限責任公司，長春市 130062)

深厚覆蓋層的探查

劉恒祥 郝忠友

(中水東北勘測設計研究有限責任公司，長春市 130062)

深厚覆蓋層探測是水利水電工程中一項重要的內容，電測深、地震勘探（折射法、反射法）是探測覆蓋層最有效的方法，但受覆蓋深度和地形的影響較大，由于電測深的多解性及近年來地震使用的炸藥震源越來越難于解決，地震和常規的電法在解決深厚覆蓋層中逐漸退出工程物探的使用，EH-4大地電磁儀是從美國引進的大地電磁測量系統，主要解決40m至700m范圍內的地質勘探題，尤其是解決深部構造效果較好，避免了受地形的限制，生產實踐表明應用EH-4大地電磁測深反演電阻剖面是解決深厚覆蓋層的有效勘探方法。

覆蓋層；勘探；大地電磁測量；西藏旁多

1 引言

覆蓋層是指經過各種地質作用而堆積在基巖上的松散堆積物，通常經過多次沉積而成，其物理性質與沉積成分、厚度、含水程度等有關，工程物探探測覆蓋層主要是利用覆蓋層介質與基巖的彈性波差異、電性差異、電磁性差異，對于覆蓋層較薄，應用地震波折射法、淺層反射法、電測法和剖面法、高密度剖面法探測覆蓋層的厚度、劃分基巖的構造均有較好的效果，但有以下缺點。

受地形、地物的形影較大，勘探深度淺，工作量大工作效率較低，因此遇較厚的覆蓋或有一定規模的低阻覆蓋時，上述方法就難于取得理想的勘探效果， EH-4測量系統是利用大地電磁測量的原理，西藏旁多水電站工程中應用 EH-4系統采用的就是音頻大地電磁法（AMT）。其工作原理是基于麥克斯韋方程組完整統一的電磁場理論基礎。利用天然場源，在探測目標體的地表同時測量相互正交的電場分量和磁場分量，然后用卡尼亞電阻率計算公式得出視電阻率。

根據大地電磁場理論可知，電磁波在大地介質中穿透深度與其頻率成反比，當地下電性結構一定時，電磁波頻率越低穿透深度越大，能反映出深部的地電特征；電磁波頻率越高，穿透深度越小，則能反映淺部地電特征。利用不同的頻率，可得到不同深度上的地電信息，以達到頻率測深的目的,旁多工程深厚覆蓋層及深部構造的勘探取得了良好的效果。

2 旁多水電站工程概況和物性特征

2.1 旁多水電站工程概況

旁多水利樞紐工程地處拉薩河流域中游，壩址位于西藏自治區林周縣旁多鄉下游1.5km，距拉薩市直線距離63km，扼拉薩河干流─熱振藏布和烏魯龍曲、扒曲兩條支流的匯合口，壩址控制流域面積16370km2，年徑流量62.48×108m3。

旁多水利樞紐工程的開發任務以灌溉、發電為主，兼顧防洪和供水。

旁多水利樞紐正常蓄水位 4095m，水庫總庫容(12.3×108)m3，電站裝機容量 160MW，電站年發電量為5.38億kW·h，設計灌溉面積67萬畝。灌溉面積(67×104)畝，工程規模為大（1）型Ⅰ等工程。

2.2 壩址區地形地貌、工程地質概況及物性特征

2.2.1 壩址區地形地貌

壩址區屬高山地形，谷底高程4027～4034m，兩岸山頂高程5300m左右，比高1270m左右。右岸高程4060m以下坡角較陡，為50o左右，高程4060m以上坡角變緩，為 30o左右。右岸山坡大部分基巖裸露，局部為混合土碎（塊）石覆蓋；左岸高程4240m以下為混合土碎（塊）石覆蓋，坡角較緩，為 15o左右，高程4240m以上基巖裸露，坡度大于45o。

壩址區河流流向為SE向，河谷底寬約700m，河水面寬100～110m，水深1～3m。正常蓄水位4095m時，谷寬1020m，河谷呈不對稱“U”字型。河床靠近右岸，右岸漫灘、階地發育不完整。左岸漫灘發育，寬約550m，三級階地明顯，階地前緣高出河水面分別為7m、14m和38m。

2.2.2 壩址區地質概況

壩址區出露的地層主要為白堊系上統林子宗火山巖組、燕山晚期侵入巖及第四系松散堆積層。由新至老敘述如下。

（2）花崗巖（35γ）：灰白色，中粗粒結構，塊狀構造。巖質堅硬，抗風化能力強。與閃長玢巖呈斷層和裂隙接觸，與溶解凝灰巖呈熔融接觸或裂隙接觸。分布于河床、左岸漫灘和階地底部及右岸泄洪洞進口山體處。

2.2.3 壩址區物性特征

通過以往資料分析和現場試驗發現，壩址區地層從新到老電阻率具有逐漸增大的特征，白堊系上統火山巖組、燕山晚期侵入巖地層電阻率為高阻層，其值在800～3000Ω·m；第四系松散堆積層電阻率較低，在25～800Ω·m。由此可看出，測區內巖性在垂向上存在明顯的電阻率差異，從而為 EH4大地電磁法探測基巖埋深提供了良好的地球物理前提。

3 EH-4大地電磁法在解決壩址區覆蓋層及構造的應用

3.1 測線的布置

在壩軸線兩側各50m分別布置1條測線，壩前測線BQ，壩后測線BH長850m。詳見圖1旁多水利樞紐工程壩基補充勘察大地電磁法工作布置圖。

3.2 工件方法

采用 “十字型布極”方式進行張量測量（詳見圖 2測量裝置示意圖）。探測時兩對電極及兩根磁探頭，以測點為中心對稱布設，其中 Ex、Hy與測線方向一致（即壩軸線在地表的投影線），Ey、Hx與測線方向垂直。

電場采用帶有電傳感器的不銹鋼電極接收；磁場采用BF-6高靈敏度磁探頭進行接收；使用EH-4連續電導率儀進行數據采集，點距25m。低、中、高頻段采用5～15次疊加。

3.3 測量成果的分析

3.3.1 BQ測線、BH測線物性解釋及地質推斷解釋

BQ測線、BH測線分別位于壩軸線的兩側，測線平行壩軸線布置，測線方向2400，測線長度均為850m，測線上地形整體呈東北高西南低的形態，地形較緩，測線西南端有河水流過。

從反演電阻率斷面圖中可以看出，BQ線和 BH線形態基本一致，電性特征橫向分層明顯，覆蓋層表現為低阻特征，基巖表現為高阻特征。

BQ測線反演電阻率斷面圖（見圖 3），電性特征分層明顯，覆蓋層反演電阻率一般在 25～800Ω·m，推斷解釋為第四系崩坡積土、洪積土夾沖擊漂流卵石的綜合反映，其中低阻推測為富含水的堆積土或洪積土，總體表現為中間深，兩端淺；深部表現為中高阻電性特征，反演電阻率一般高于800Ω·m，根據區域地質及實際鉆探巖芯情況，推斷解釋為花崗巖（35γ）的反映。

BH測線反演電阻率斷面圖（見圖 4），電性特征分層明顯，覆蓋層反演電阻率一般在 25～800Ω·m，推斷解釋為第四系崩坡積土、洪積土夾沖積漂流卵石的綜合反映，其中低阻推測為富含水的堆積土或洪積土，總體表現為中間深，兩端淺；深部表現為中高阻電性特征，反演電阻率一般高于800Ω·m，根據區域地質及實際鉆探巖芯情況，推斷解釋為花崗巖的反映。

3.3.2 壩軸線附近地質推斷解釋

由于壩軸線附近施工干擾嚴重，無法進行測量。又因BQ測線、BH測線平行壩軸線分布。因此，利用兩測線的探測結果，推斷壩軸線附近基巖埋深情況。

將 BQ、BH測線首尾測點坐標，垂直投影到壩軸線上，對應壩軸線樁號為350～1175m，結合BQ、BH測線物探資料與壩軸線鉆探資料綜合推斷壩軸線上基巖埋深如圖5中虛線所示。中間基巖埋深較大，兩端基巖埋深較淺，表現為小樁號端基巖項板埋深變化較緩，大樁號端基巖項板埋深變化較陡，壩軸線樁號780～840m之間基巖面高程為3610m，基巖埋深最大達420m，為壩軸線覆蓋層最厚段，兩端逐步變薄。根據區域資料推斷，壩軸線基底為花崗巖地表覆蓋層為第四系崩坡積土、洪積土夾沖積漂流卵石。

詳見圖5旁多水利樞紐工程壩基勘察壩軸線覆蓋層物探地質推斷解釋圖。

4 EH-4應用的結論

4.1 壩址區覆蓋層結論

通過對布設在壩軸線兩側電磁法剖面的反演解釋，推斷了旁多水利樞紐壩軸線附近基巖埋深情況，并得出以下結論。

（1）壩軸線附近覆蓋層電阻率一般小于800Ω·m，厚度一般為60～450m，巖性推斷解釋為第四系崩坡積土、洪積土夾沖積漂流卵石。

（2）壩軸線附近基巖電阻率一般大于800Ω·m，基巖埋深60～450m，巖性推斷解釋為花崗巖。

（3）通過對BQ、BH測線反演解釋，推斷壩軸線覆蓋層厚度為 60～420m。小樁號端基巖變化較緩，大樁號端基巖變化較陡，壩軸線樁號780～840m之間基巖面高程為3610m，基巖埋深最大達420m，為壩軸線覆蓋層最厚段，兩端逐步變薄，呈中間深，兩端淺的形態。

4.2 壩址區構造結論

對過兩條剖面的對比解釋，在壩址區順河方向無大的構造通過，只深切的古河床發育，基巖埋深最大達420m。

5 建議及經驗

（1）通過已知鉆孔 bzk04對比測量，反演深度與鉆孔揭露深度基本一致，建議對探測結果進行了驗證，bzk03鉆至314.5m未到基巖。驗證了解釋的準確性。對前期常規物探方法探查的結果由于深切槽的影響造成的誤差。對壩址區地質情況的認識程度有了很大的提高。

（2）對于像西藏這樣地質條件復雜的地區，除了正常物探方法外，要適量布置大地電磁等非常規的物探手段，以提高物探勘探的精度。

[1] 旁多水利樞紐工程技施設計階段壩基補充勘察物探成果報告.中水東北勘測設計研究有限責任公司

[2] 水利水電工程物探規程SL326-2005

《水利水電工程建設征地移民設計規范》宣貫培訓班在海口舉辦

2013年11月27～29日,水利水電規劃設計總院在?？谑信e辦了《水利水電工程建設征地移民設計規范》宣貫培訓班，參加培訓的有各流域委、重慶、湖北、湖南、河南、廣東、廣西、浙江、山西、山東、福建、河北、陜西、新疆、云南、貴州水利水電工程建設征地移民政府管理部門以及設計、建設管理單位的專家和代表140余人。

培訓期間，水利水電規劃設計總院陳偉副院長等主要起草人分別講授了水利水電工程建設征地移民規劃設計概論、征地移民安置有關法律、法規、征地移民設計規范主要內容、征地移民設計實例，并就有關問題與學員進行了交流。參加培訓的學員通過了測評，并取得了良好成績。

（崔忠波 供稿）

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.01.014

TV221

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1008-1305（2014）01-0039-04

劉恒祥(1969年～)，男，高級工程師。