鸡西市松林公园漫水坝工程物探报告.doc
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1、鸡西市松林公园漫水坝工程物探报告黑龙江省水利水电勘测设计研究院二零一四年九月鸡西市松林公园漫水坝工程物探报告 审定:韩玉彬 校核:孙宝喜 编写:王强黑龙江省水利水电勘测设计研究院工程物探检测处2014年9月目 录1 工程概况12 工作布置及完成工作量13 方法技术23.1地质雷达勘探23.2超高密度电法勘探34 资料解释44.1地质雷达勘探44.2超高密度电法勘探55 成果分析:55.1 测线X155.2 测线X275.3 测线X385.4 测线X495.5 测线X5105.6 测线X6125.7 测线X7135.8 测线X8145.9 测线X9165.10 测线X1017推测异常汇总186
2、结论、建议及存在问题186.1 结论、建议186.2 存在问题18附图201 工程概况受牡丹江地质工程勘察院委托,黑龙江省水利水电勘测设计研究院工程物探检测处对鸡西市松林公园漫水坝工程进行地球物理勘探工作。本次工作主要任务是对坝体及坝体周围进行探测,探测地下是否存在可能引起坝体漏水的构造、断裂等。2 工作布置及完成工作量本次物探工作布置在甲方指定的大坝坝体、坝端及大坝两侧范围内。为了能够更加精确地探测出地下可能存在的构造等,采用地质雷达法及超高密度电法两种方法进行勘探。测线布置平行于坝体方向坝顶2条、坝底2条、坝坡2条,垂直于坝体方向布置4条,共计测线10条。地质雷达法使用100 MHz自发自
3、收天线,采用点测测量方式,测点间距 0.2m,测量窗口500ns;超高密度电法使用64个电极,电极距根据场地情况选择1.2m或1.5m,每条测线长75m或95m。完成工作量见表2-1 物探完成工作量统计表。表2-1 物探完成工作量统计表测线名称测线长度(m)使用方法点距测线名称测线长度(m)使用方法点距X175地质雷达0.2X6100地质雷达0.2超高密度电法1.295超高密度电法1.5X275地质雷达0.2X7100地质雷达0.2超高密度电法1.295超高密度电法1.5X375地质雷达0.2X8100地质雷达0.2超高密度电法1.295超高密度电法1.5X491地质雷达0.2X975地质雷达
4、0.295超高密度电法1.5超高密度电法1.2X5100地质雷达0.2X1091地质雷达0.295超高密度电法1.595超高密度电法1.5合计地质雷达882超高密度电法8703 方法技术3.1地质雷达勘探地质雷达方法原理类似于探空雷达和地震反射技术,是地球物理方法中的一种高分辨率、高效率的探测方法,是二十世纪地球物理探测科学的结晶。地质雷达方法是利用高频电磁波(1MHz1GHz),以脉冲的形式通过发射天线被定向的送入地下。电磁波在地下介质中传播时,当遇到存在电性差异的地层或目标体时,电磁波发生反射和折射,反射回地面的电磁波被接收天线所接收,由地质雷达系统采集和显示。采集到的电磁波经数据处理后,
5、根据电磁波波形、振幅强度和时间的变化特征,推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度,从而达到对地下地层或目标体探测的目的。 地质雷达系统发射的电磁波在介质中传播时,受到介质的相对介电常数和电导率的影响,在两种介质的交界面上,由于介质介电常数的改变,电磁波发生类似于光学的反射和折射的现象,反射回表面的电磁波的强度与反射系数相关。 目前常用的地质雷达测量方式有剖面法和宽角法两种。本次测量采用剖面法进行探测。 剖面法是发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式。当发射天线与接收天线间距为零,亦即发射天线与接收天线合二为一时称为单天线形式,反之称为双天线形式。剖面法的测量
6、结果可以用地质雷达时间剖面图像来表示。该图像的横坐标记录了天线在地表的位置;纵坐标为反射波双程走时,表示雷达脉冲从发射天线出发经地下界面反射回到接收天线所需的时间。这种记录能准确反映测线下方地下各反射界面的形态。 图3-1 地质雷达测量剖面法示意图(a)及其雷达图像剖面示意图(b) 由于介质对电磁波的吸收,来自深部界面的反射波会由于信噪比过小而不易识别、这时可应用不同天线距的发射接收天线在同一测线上进行重复测量,然后把测量记录中相同位置的记录进行叠加,这种记录能增强对深部地下介质的分辨能力。电磁脉冲反射信号的强度与界面的反射系数和穿透介质的波吸收程度有关,一般,介质的电磁参数(电性)差别大,则
7、反射系数大,因而反射波的能量也大,这就是地质雷达探测的前提条件。电磁脉冲接收功率:PR=PTG203RSL(43)H4RSLe-4R(式中:PT、PR为发射、接收功率;G为天线增益;R、S和H为地下目标体的反射率、散射面截面和深度;为土壤衰减率;L为雷达波从发射到接收过程的散射损耗;0为介质中雷达波的波长)。可以看出,雷达接收到信号的大小与雷达天线的特性、地层的衰减、目标体的深度和反射特征以及雷达的工作频率和发射功率均有关系。在仪器性能和地下介质一定的情况下,探测深度取决于工作频率选择及地层的衰减系数。一般天线频率越高,则探测深度越浅,分辨率越高;天线频率越低,则探测深度越深,分辨率越低。因此
8、,地质雷达技术存在着探测深度与分辨率的取舍或优选问题。目前地质雷达所能探测的深度在50米以内,但由于深度的增加,分辨率有较大的下降。同时探测深度与介质的含水量和电导率有较大的关系。地质雷达利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式,由地面通过发射天线向地下发射,当遇到地下地质体或介质分界面时发生反射,并返回地面,被放置在地面的接收天线接收,并由主机记录下来,形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时,其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此,根据接收到的电磁波特征(走时、幅值、频谱)来推测地下地质体或异常体的形态、空间位置等结构特征。3.2超高密度电法勘探超高密度
9、电法勘探是以岩石的导电性差异为基础,通过对人工地下电流场的分布规律进行观测和研究,达到解决地质问题的目的。其基本原理是:当从地面或井下供电电极通入地下稳定电流,流经不同的岩矿层、矿体和地质构造时,在地表或井中观测到的电流场将发生变化。超高密度电阻率法的数据采集过程全部自动化。程序自动将每个排列的64个电极分为奇数组32个(1、3、5、61、63)和偶数组32个(2、4、6、62、64)两组,然后在这两组电极中各选取一个作为供电电极A和B,在一次通电过程中同时测量其它电极相对于某一电极M的电位差(如下图所示),就可得到61个电位差(MN1、MN2、MN3MN60、MN61)数据。而奇数组32个电
10、极和偶数组32个电极互相配对(即全排列)做供电电极,即做一个排列就有32321024次供断电过程,每次供电可同时采集61个电位差数据,所以总的数据量为32326162462个。超高密度电法打破了常规电法勘探中数据采集方式的限制,而采用自由无限制的任何四极的组合方式来采集数据,正是基于此,超高密度方法可采集到几十倍于常规电法数据采集方式采集不到的数据。在同一个64电极的排列中,常规的数据采集方式仅可采集到一千多个数据,而采用超高密度方法,就可采集到六万多个数据,大大提高了反演结果的准确性和可靠性。本次使用仪器是由澳大利亚ZZ Resistivity Imaging研发中心研制的FlashRES
11、64多通道超高密度直流电法仪。4 资料解释4.1地质雷达勘探地质雷达是一个重要的无损探测方法,探测目标体与周围土壤具有较大电性差异,是地质雷达探测法的重要前提。地质雷达资料的处理主要是通过雷达系统配套软件完成,通过对采集数据进行滤波、静态校正、选取介电常数等处理后,形成地质雷达剖面图。用地质雷达法探测地下地质体构造,对其数据资料进行分析和判断的主要依据参数有:振幅、频率和电磁波的传播速度。振幅是反映电磁波反射能量的重要标志。当地质体内充水时,与周围土壤电性差异较大,将出现能量较强的反射,雷达波频率将明显降低,但相位不发生变化。当地质体内存在空洞时,与周围介质也有较大电性差异,能获得较强的反射,
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