綜合勘查手段對活斷層的勘查驗證與探討

洪 波

（天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)247大隊，天津 300180）

1 可控音頻大地電磁法(EH4)基本原理

可控音頻大地電磁法(EH4)以天然場作為主要場源，輔以特殊的人工電磁波發(fā)射源，這種發(fā)射源的天線是一對十字交叉的發(fā)射天線，組成X、Y方向的磁偶極子，發(fā)射頻率從500Hz到100Hz，專門用來彌補大地地磁場的寂靜區(qū)和幾百赫茲附近的人文電磁干擾諧波，求得XY（TE）和YX（TM）兩種模式下的視電阻率和阻抗相位以及視電阻率隨深度的變化曲線。

2 工程應用

2.1 工程概況

某水電站設計水頭316m，大壩位于河流上游Siran村附近的峽谷中，為曲線型重力壩，設計壩高約65m，壩頂高程905m，壩長約160m；地下廠房設計高程約570m。

2.2 區(qū)域地層

工程區(qū)的覆蓋層主要有三種類型，分別為河床沖積物（Q4al）、階地堆積物（Q3al+pl）和坡崩積物（Q4dl），基巖為砂巖和粉砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育地層，總體走向為NW310°-320°。

2.3 HFT斷層特征[1]

HFT斷層位于大壩左岸，距壩址不到1km，斷層帶寬達300m～500m，對引水隧洞、沉沙池部位的地下洞室穩(wěn)定性有直接影響。該斷層延伸長度大于100km，走向NNW，傾NE，傾角一般20°～50°。逆沖斷層。

3 可控音頻電磁法（EH4）判別

3.1 可控音頻大地電磁（EH4）測試

據(jù)EH-4大地電磁測深剖面（見圖1和2），其在地表的寬度為400m左右，再往深部該異常帶變窄，視電阻率值為20Ω.m～1200Ω.m，斷裂帶兩側(cè)視電阻率值為50Ω.m～4000Ω.m。

圖1 DW1測線視電阻率剖面圖

圖2 DW2測線視電阻率剖面圖

3.2 地質(zhì)驗證

3.2.1 鉆探

鉆孔揭露的巖芯質(zhì)量情況如下：ZKT1鉆孔孔深84.5m以上巖芯極為破碎，RQD基本處于0%～20%之間多為碎塊，甚至是巖粉夾泥狀，巖性多以砂巖為主，節(jié)理裂隙很發(fā)育，節(jié)理面起伏，略粗糙，起伏差在2mm～15mm左右；孔深141.0m～167.3m巖芯極為破碎，RQD基本處于0%～20%之間，極少柱狀，巖芯多為碎塊狀。

3.2.2 壓水試驗

壓水試驗表明，斷層帶內(nèi)巖體的透水性中等，在15Lu～85Lu之間，局部較小，低于5Lu。

3.2.3 聲波測試

斷層內(nèi)巖體的聲波在240-3200m/s之間，證明該斷層內(nèi)不僅存在極為破碎的松散層。

4 不同手段效果分析

大地電磁法具有工作效率高、探測深度大、分辨率高、受地形影響相對較小、操作簡便等特點[2,3],在100m～1500m深度范圍內(nèi)，能查明電阻率差異較大的高、低阻不均勻體，利用EH4電磁成像可以對地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育范圍進行圈定，誤差較小[3]。

地質(zhì)測繪可直觀地大致圈定活斷層的發(fā)育范圍和發(fā)育方向等地質(zhì)特征，對后續(xù)工作具有重要的指導意義，但只能觀測到地表一定深度范圍內(nèi)的地質(zhì)特征，對深部特性了解不夠。

鉆探可以查明地下不同深度的地層結(jié)構(gòu)、巖性、構(gòu)造發(fā)育、風化特征、填充物特性等等，還可以利用鉆孔還可以進行壓水試驗、聲波測試、地應力測試、孔內(nèi)錄像等等原位測試。但由于鉆孔孔徑和造價的限制，鉆孔的代表范圍有限，有一定的局限性[4]。

5 現(xiàn)場驗證

依據(jù)我院提供的活斷層的地質(zhì)資料，設計對穿越斷層的隧道及沉砂池等建筑物進行了設計，施工揭露的斷層邊界與野外地質(zhì)測試的邊界誤差在5m～13m之間，其中隧道埋深620m～850m，沉砂池埋深160m～210m，可以看出勘查精度完全能夠滿足設計及施工要求。

6 結(jié)論

通過該活斷層的地質(zhì)勘查工作得出的主要結(jié)論如下：

（1）HFT是由一系列近平行的破碎帶、剪切帶組成，走向為NW320°-340°，傾向NE，在高程600m部位傾角約為55°～60°，其集中發(fā)育的主破碎帶寬度大致在250m～300m之間。

（2）HFT斷裂帶組成物質(zhì)復雜，膠結(jié)程度各異。破碎帶中巖塊巖性主要為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和細砂巖，局部為泥巖/頁巖。帶內(nèi)物質(zhì)以方解石完全膠結(jié)為主局部為半膠結(jié)。由于泥質(zhì)粉砂巖的強度低、隱微節(jié)理發(fā)育，造成帶中很多泥質(zhì)粉砂巖特別破碎。