探析当前水工环地质勘察中技术及应用范围

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1、探析当前水工环地质勘察中技术及应用范围黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院150030摘要：本文作者结合多年来的工作经验，对水工环地质勘察中的技术及应用范围进行了分析，具有一定的参考意义。关键词：水工环；地质勘探；应用范围；技术中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：自1999年地质大调查计划实施以来，水工环地质工作在战略性、基础性和公益性方面全面推进，并取得了初步成果。结合国家经济建设和社会发展，实施了长江中下游水患区、黄河中下游地区、首都圈地区、东南沿海地区、环渤海地区等重要国土区的地质环境调查；在全

2、国400个地质灾害严重的县（市）实施了地质灾害调查与区划的计划，使地质灾害造成的人员伤亡明显减少；在鄂尔多斯周缘和西部干旱地区成功地开展找水工作，极大地缓解了当地的人畜用水紧缺问题，取得了明显的社会效益；完成了三峡库区19个县区的地质灾害调查与区划，为三峡库区地质灾害防治和监测预警提供了及时的地质依据。因此，对水工环地质勘察中的技术及应用范围进行研究具有重要的意义。1方法原理及应用1・1高密度电法高密度电法是以研究地下介质体的电阻率差异为地球物理基础，集电剖面和电测深为一体，采用高密度布点，进行二维地电断面测量

3、的一种电阻率勘察技术。它属于一种阵列式勘探方法，其原理与普通电阻率法相同，集中了电剖面法和电测深法。所不同的是在观测中设置了高密度观测点，数据采集密度大，能较直观地反映断面电性异常的形态、规模和产状等。以美国产STING为代表的高密度电法仪,在野外测量时将几十乃至上百根电极全部置于剖面上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比，高密度电法具有以下优点:①电极布置可一次性完成，减少了因电极设置引起的故障和干扰，提高了工作效率;②能选用多

4、种电极排列方式进行测量，可获得丰富的有关地电断面信息;③野外数据采集实现了自动化或半自动化，提高了数据采集速度，避免了手工错误操作。此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大地提高了地电资料的解释精度。中国于20世纪末期开始对高密度电法从理论方法和实际应用的角度进行了探讨与完善，并在水工环等领域进行了推广应用。其中在坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测方面，在公（铁）路高架桥、高层建筑选址、机场跑道的地基勘察方面，在防空洞、涵洞、溶洞、古河道、洞(墓)穴

5、等地下局部不明障碍物探测方面均取得了明显的工作成效。此外,高密度电法在寻找地下水(确定最佳井位)、管线探测、查明采空区、岩溶调查及地质灾害评价等工程物探领域也取得了较好的应用效果。1・2可控源音频大地电磁法(CSAMT)可控源音频大地电磁法(ControlledSourceAudio-frequencyMagnetotelluric)是在大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)基础上发展起来的，利用接地水平电偶源为信号源的一种电磁测深法。CSAMT是1975年由MyronGoldstein提出的，它基于电磁

6、波传播理论和麦克斯韦方程组建立了视电阻率和电场与磁场比值之间的关系，并且根据电磁波趋肤效应理论得出电磁波的传播深度(或探测深度)与频率之间的关系，通过改变发射频率来改变探测深度达到频率测深的目的。CSAMT法作为普通电阻率法的补充，可以解决深层的地质问题。目前，已商业化的CSAMT仪器有加拿大凤凰公司研制的V5、V6、V8系列和美国Zong公司研制的GDP—32系列，在寻找隐伏金属矿、油气构造勘查、推覆体或在火山岩下找煤、地热勘查和水文工程地质勘查等方面得到了广泛应用。其中在地下水资源勘察方面，CSAMT法适合

7、寻找深部的基岩裂隙水。此外CSAMT法在工程勘察中的坝体渗漏调查、公(铁)路深埋长大隧道构造勘察以及在南水北调工程西线的地质勘查、小浪底水利工程等项目中都发挥了良好的作用，如刘录刚等（2004）用CSAMT法尝试在雁门关隧道中进行超前地质预报，取得了较好的应用效果。1・3瞬变电磁法（TEM）瞬变电磁法（TEM）最初是由前苏联学者于上世纪30年代提出的，主要应用于航空物探领域，20世纪80~90年代在中国开始推广应用。首先在金属矿勘探中获得了较好的效果,进而推广应用到工程检测、环境、灾害等领域，并显示出了明显的优

8、势。其原理是利用回线（接地或不接地的）向地下发送一次脉冲电磁波（多为矩形波），在其间歇期间观测二次涡流场。当地下存在电性不均匀地质体时，能观测到不均匀体的涡流场（即异常二次场）。通过对异常场的解析,转换为PS参数进行推断解释，从而达到解决地质问题的目的。由于瞬变电磁法所产生的电磁场在地下介质中的传播随时间延长而呈47°倾斜锥面向深部扩散，通常用吹出来的"烟圈”来形象地表达这种效应，即"