物探在南水北调中线天津干渠勘探中的应用

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1、物探在南水北调中线天津干渠勘探中的应用摘要：采用电测深法、地震反射波法、地质雷达技术对天津干渠地层岩性进行探测，基本查明了沿线砂性土与粘性土(大层)的分布特征，满足了任务要求，取得了较好的地质效果。关键词：南水北调天津干渠电测深地震反射地质雷达0前言天津干渠是南水北调中线工程的重要组成部分，西起河北省徐水县西黑山村，至天津外环河，全长约154Km。南水北调中线工程是一项特大型跨流域调水工程，以丹江口水库为水源，从陶岔渠首引水，向华北平原的豫、冀、京、津等省市供水，建成后将有效缓解华北地区日趋严重的水资源危机，促进华北地区的经济发展，并对我国社会经济的发展产生深远影响。为满足

2、天津干渠初步设计阶段的要求，需对渠线进行物探工作，以了解地表至设计渠底板以下20m范围内岩性分层（平原段注重砂性土与粘性土大层划分）；遇基岩时，了解基岩面高程和岩性。1地质概况及地球物理特征区内由西向东跨越地貌单元有：山前丘陵、山前冲洪积倾斜平原、冲洪积平原和冲积海积平原。下面分述其岩性：(1)山前丘陵：下部为蓟县系浅灰色硅质条带白云岩和青白口系页岩、千枚岩、板岩等。上部为第四系红棕色碎石粘土、棕黄色粘土、壤土等。主要分布在西黑山村附近及其西侧。(2)山前冲洪积倾斜平原：主要由冲积、湖积、洪积壤土、砂土、粉细砂等组成，有的地段粘性土夹有钙结核或钙、锰质须状物等。分布在西黑山

3、村～京广铁路西侧。(3)冲洪积平原：为古河道和河间地块分布，有河流相、湖相、湖沼相，颗粒组成以细粒为主，有粘土、壤土、粉细砂、细砂、中细砂等，一些地段为薄层细砂与壤土互层，且砂层具微型交错层理。分布在京广铁路～霸州。(4)冲积海积平原：为海、陆交互地层，以粘土、壤土为主，局部为砂、粘性土互层。分布在霸州以东～天津。渠线穿越汇水面积较大的河流共8条，这些河流均属海河水系，且多为季节性河流，雨季行洪，旱季多断流。由西至东，地下水位埋深逐渐减小(渠首20～30m，渠尾1～2m)。其水质由淡水型变为高矿化度的微咸水，矿化度由京广铁路附近的370mg/L，到外环河附近则高达2670m

4、g/L。综上所述，由于线路较长，各岩层的沉积环境及其空间变化较大，加之地下水矿化度的巨大变化，致使测区岩层的地球物理特征复杂。经综合分析物探试验、实测成果及地勘资料，得各岩层物性参数(见表1)。表1岩层物性参数表岩性电阻率(Ω·m)纵波速度(m/s)密度(g/cm3)波阻抗(105g/cm2.·S)雷达波速(m/μS)相对介电常数壤土(砂壤土)15～60300～8001.55～1.800.46～1.4450～1504～40粘土5～30600～13001.60～1.770.96～2.3070～1702.6～16砂40～600500～10001.24～1.370.62～1.37

5、55～8015～30白云岩350～20002800～40002.60～2.907.28～11.6080～1207～16页岩300～18002700～40002.60～2.857.02～11.4080～1157～16由表1知，基岩（白云岩、页岩）与第四系地层间具有较大的电性和弹性差异，具备综合物探的物理前提；粘土、壤土（砂壤土）、砂的电阻率、波阻抗、介电常数等具有一定的差异，可用电阻率法、地震法和地质雷达探测。但第四系地层中有些岩层（如砂层）厚度太薄，且多为中间层展布，在电法或地震曲线上反映不明显，难于准确地划分；同时，由于沿线地下水位埋深较浅，尤其是牛亡牛河以东至天津外环河

6、段地下水位埋深只有2～3m,矿化度较高，使得地下水位以下岩层的物性差异变小，物探分辨率相对降低。2物探方法与技术2.1电测深法采用对称四极等比装置(AB/MN=5)，且(AB/2)min=1.5m，(AB/2)max=200m，当地质物探条件变化时，最大极距适当调整。2.2地震反射波法采用单边激发三次覆盖观测系统。工作参数按展开排列确定，选用检波器间距1m，偏移距15m或28m。2.3地质雷达采用剖面法。使用瑞典RAMAC/GPR地质雷达系统。天线中心频率50MHz，收发天线间距2m。3资料解释与成果分析3.1电测深法3.1.1定性分析(1)曲线类型该渠线电测深曲线类型可划

7、分为：H、K、QH、HK等主要类型。H型曲线：主要分布在桩号0+000～8+700、40+000～48+300、65+300～78+900等渠段。其中第一段：曲线首支为表层较干燥或较密实的壤土（砂壤土），中部低阻为粘土或壤土，尾支呈45°角上升，为高阻的基岩（白云岩、页岩）反映。第二和第三段：曲线为第四系地层的反映，首支为较干燥或较密实的表层砂壤土（壤土），中部低阻为粘土或饱水壤土等，尾支一般为壤土类地层，多以15°～30°角上升。K型曲线：主要分布在桩号48+500～49+400、51+300～52+000、55