高密度电法在东屏水库工程坝址区勘察中的应用_黎周.pdf

收稿日期:2 0 2 2-1 2-0 2;修回日期:2 0 2 3-0 2-1 5作者简介:黎 周(1 9 8 8-),男,浙江三门人,工程师,主要从事水利工程建设管理工作。第2 3卷第2期安徽水利水电职业技术学院学报V o l.2 3N o.22 0 2 3年6月J O U R N A LO FA NHU IT E C HN I C A LC O L L E G EO FW A T E R R E S O U R C E SA N DHY D R O E L E C T R I CP OWE RJ u n.2 0 2 3高密度电法在东屏水库工程坝址区勘察中的应用黎 周,叶伟杨,陈大喜(三门县水利局,浙江 台州 3 1 7 1 0 0)摘 要:将高密度电法用于东屏水库工程库坝址区地下岩土体探测,通过电法探测成果确定了测线范围内覆盖层与基岩的分界线,4条电法剖面成果在测线中部位置附近均出现条带状并向深部延伸的低阻异常信号,结合钻孔资料证实该异常为近直立状含磁铁矿物的闪长岩岩脉电阻率响应,了解了该岩脉的走向及埋深情况。关键词:高密度电法;水库工程;基岩面;岩脉D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 6 7 1-6 2 2 1.2 0 2 3.0 2.0 0 4中图分类号:TV 6 2 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 1-6 2 2 1(2 0 2 3)0 2-0 0 1 5-0 4A p p l i c a t i o no fh i g h-d e n s i t ye l e c t r i c a lm e t h o di nt h e i n v e s t i g a t i o no fD o n g p i n gr e s e r v o i rd a ms i t eL IZ h o u,Y E W e i y a n g,CHE ND a x i(S a n m e nC o u n t yW a t e rC o n s e r v a n c yB u r e a u,T a i z h o u3 1 7 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:T h eh i g h-d e n s i t ye l e c t r i c a lm e t h o di su s e dt od e t e c tt h eu n d e r g r o u n dr o c ka n ds o i lm a s s i nt h ed a ms i t ea r e ao fD o n g p i n gR e s e r v o i rP r o j e c t.T h eb o u n d a r yb e t w e e nt h eo v e r b u r d e na n dt h eb e d-r o c kw i t h i nt h es u r v e yl i n e i sd e t e r m i n e db yt h er e s u l t so f t h ee l e c t r i c a lm e t h o d.T h ef o u re l e c t r i c a lm e t h o ds e c t i o nr e s u l t ss h o wt h a t t h e r ea r eb a n d e dl o wr e s i s t i v i t ya n o m a l ys i g n a l sn e a r t h em i d d l eo ft h es u r v e y l i n ea n de x t e n dt ot h ed e e p.C o m b i n e dw i t ht h eb o r e h o l ed a t a,i t i sc o n f i r m e dt h a t t h ea-n o m a l y i s t h er e s i s t i v i t yr e s p o n s eo f t h en e a r-v e r t i c a ld i o r i t ev e i nc o n t a i n i n gm a g n e t i t em i n e r a l s.T h es t r i k ea n db u r i a l d e p t ho f t h er o c kv e i na r ep r e l i m i n a r i l yu n d e r s t o o d.K e yw o r d s:h i g h-d e n s i t ye l e c t r i c a lm e t h o d;r e s e r v o i rw o r k s;b e d r o c ks u r f a c e;r o c kv e i n东屏水库工程位于浙江省台州市三门县,工程由东屏水库、长林水库、输水建筑物及永久交通工程等组成。东屏水库、长林水库分别位于三门县白溪流域的东屏溪、长林溪上。东屏水库可研阶段拟对上下坝址进行比较,上坝址坝型采用混凝土面板堆石坝方案,下坝址坝型拟进行混凝土面板堆石坝和混凝土重力坝方案比较。在水工建筑物轴线位置按相应规范布置钻孔是水库工程勘察最主要的技术手段,传统钻探方法能直观的展示地下岩层的完整性情况,辅以孔内电视成像技术还能了解岩体节理的倾向、倾角等信息,但钻孔分布与数量对工程勘察精度及勘测费用工期均有较大影响。当工程区地质条件相对复杂时,单一钻探方法无法有效的查明地下不良地质体的空间分布情况,为此常借助地球物理探测方法1-1 0。东屏水库工程可研阶段下坝址区采用高密度电法探测,物探工作范围主要平行下坝址坝轴线布置,研究成果可为水库工程勘察精度的提高提供一定指导。1 测区地质概况及地球物理特征东屏水库坝址位于东屏村上游4 0 0m处,河谷宽3 0 0m,呈“U”字形。左岸山坡坡度2 0 3 0,上缓下陡;右岸山坡坡度2 5 4 5,上缓下陡。两岸基岩基本出露,河漫滩发育,起伏差小,河床紧靠右岸,谷底地形总体平坦,高程一般4 6m5 2m。坝址左岸上下游各有一条小冲沟发育,右岸下游有一条大冲沟发育。测区基岩主要为侏罗系上统西山头组(J3x)晶屑熔结凝灰岩,新鲜岩石致密坚硬,两岸基岩基本出露,岩体风化 不深,岩体完 整性较好。测区 覆盖层主要 为第四系全 新统(Q4)冲 洪积砂卵砾 石层(a l-p l Q4)、残坡积含 碎 石 粉 质 粘 土 层(e l-d l Q4)及 第 四 系 上 更 新 统(Q3)冲 洪 积 含 泥 砂 卵 砾 石 层(a l-p l Q3)、坡洪积粉质粘土夹碎石层(d l-p l Q3)。坝址区未见区域性断层通过,地质构造较简单,节理裂隙不发育-较发育,两岸自然边坡整体稳定,工程地质条件较好。区内地下水主要由大气降水和河水的直接渗入补给,并赋存在基岩裂隙中或第四系孔隙内,从而形成裂隙水和孔隙水两种。测区钻孔揭露的地层自上而下主要为覆盖层、风化基岩、新鲜基岩,局部有岩脉侵入。新鲜基岩在电阻率断面图中一般呈现高阻特性,风化基岩电阻率稍低,岩脉电阻率与其类型有关,不同岩土体间电阻率一般存在差异,具备超高密度电法开展的地球物理前提。2 高密度电法测线布置与成果解释本次探测采用澳大利亚Z ZR e s i s t i v i t y I m a g i n g研发中心开发的F l a s h R E S 6 4多通道超高密度直流电法成像系统,物探工作在下坝址区沿坝轴线方向平行布设测线四条(如图1所示),经过数据预处理和反演后生成了4个电阻率剖面,电法测线以S K 1-S K 1 S K 4-S K 4 依次编号。图1 高密度电法测线布置及推测岩脉走向分布图2.1 测线S K 1-S K 1 剖面资料及解释测线S K 1-S K 1 电阻率断面成果如图2所示,电阻率断面图在小于1 0m的深度范围出现明显的高61 安徽水利水电职业技术学院学报 第2 3卷低电阻率分界面,上部土层电阻率基本大于12 0 0m,对应于含水率较低的砂卵砾石层,其厚度在测线两端相对较小,约4m1 0m,与钻孔Z K D 1 0 7、Z K D 1 0 8及Z K D 1 0 9揭露的深度较吻合。下部大面积的低阻区域对应于基本赋存于地下水位线之下的含泥砂卵砾石层,电阻率约1 0m13 1 5m;低阻带中部位置在深度3 6m附近逐渐向下延伸,经Z K D 1 0 8揭露为含磁铁矿的岩脉电阻率响应特征,其宽度推测在1 2m左右,倾向右岸,倾角约8 6。岩脉两侧存在电阻率大于13 0 0m的相对高阻区域,对应较完整的弱风化基岩,其埋深约3 4m3 7m。图2 测线S K 1-S K 1 电阻率断面图2.2 测线S K 2-S K 2 剖面资料及解释图3为测线S K 2-S K 2 电阻率断面成果,如图所示,与测线S K 1-S K 1 类似,分为高低阻两片区域,高阻区对应的砂卵砾石层,电阻率大于13 5 0m,层厚约4m1 1m。低阻区对应含泥砂卵砾石层,其电阻率小于13 5 0m,最大厚度达2 8m。弱风化基岩呈高阻,电阻率一般大于11 0 0m,里程1 1 3m1 4 0m附近深部的电阻率显著降低,推测为与测线S K 1-S K 1 相同的含磁铁矿物闪长岩岩脉电性异常反应。图3 测线S K 2-S K 2 电阻率断面图2.3 测线S K 3-S K 3 与测线S K 4-S K 4 剖面资料及解释测线S K 3-S K 3 及测线S K 4-S K 4 电阻率断面图与S K 1-S K 1 类似,覆盖层与弱风化基岩、砂卵砾石与含泥砂卵砾石的分界线如图4、图5所示,前者层厚约3 4m3 8m,后者约5m1 0m;岩脉埋深约3 4m3 7m,宽度约1 1m1 2m,倾向右岸,倾角约8 6。图4 测线S K 3-S K 3 电阻率断面图71第2期 黎 周,等:高密度电法在东屏水库工程坝址区勘察中的应用图5 测线S K 4-S K 4 电阻率断面图综合4条电法剖面可知,测线中部位置附近地下存在向深部延伸的带状低阻区域,其埋深约3 2m 3 7m,宽度约1 1m1 2m,基本倾向右岸,倾角约8 6,走向基本为北西向(北偏西4 7 北偏西4 3),在测线S K 1-S K 1 异常区域补充布设了Z K D 1 0 8钻孔,该孔于孔深3 6m附近揭露了灰色闪长岩脉,该岩脉具半自形粒状结构,岩石以斜长石为主,暗色矿物(角闪石、磁铁矿)次之,斜长石呈半自形细粒,有泥化,磁铁矿、角闪石呈半自形细粒,已绿泥石化。3 结束语(1)F l a s h R E S 6 4电法系统探测基岩面效果良好,能较清晰的显示砂卵砾石、含泥砂卵砾石及下伏基岩的分界线,含水率较低的砂卵砾石层其电阻率基本大于12 0 0m,含泥砂卵砾石电阻率多小于5 0 0m。(2)测线中部位置(里程1 0 6m1 3 4m)深部出现向下延伸的低阻异常带,经钻孔Z K D 1 0 8验证为含磁铁矿物的闪长岩岩脉产生的电阻率响应,岩脉层面稍扭曲,呈平缓的V字型展布,总体走向为北西向,倾向南西,倾角约8 6,推测宽度约1 1m1 2m,验证了高密度电法在隐伏地质体探测中的有效性。本次勘察阶段仅布设Z K D 1 0 8钻孔验证,类似工程勘察问题,在钻孔未封孔的前提下,可考虑以相同的电法测线布设采用井-地电法探测装置探测。参 考 文 献1 郭佳豪,李俊杰,赵国军,等.探地雷达在地下岩溶探测中的应用J.水利规划与设计,2 0 2 0(4):1 6 4-1 6 6.2 许献磊,张朝阳,彭苏萍,等.低频地质雷达屏蔽天线开发及在地下空间工程探测应用J.矿业安全与环保,2 0 2 2,4 9(4):1 4 0-1 4 9.3 周光建,李奇.地震映像法和瞬变电磁法在城市地下管廊探测中的运用J.勘察科学技术,2 0 2 2(4):4 8-5