花園水庫工程勘察中淺層折射地震勘探方法應(yīng)用效果分析

朱崇書，董 麗

(克東縣宏圖市政工程有限責(zé)任公司，黑龍江 克東 164800)

1 工程概況

龍江縣花園水庫位于雅魯河支流濟沁河下游，龍江縣濟沁河鄉(xiāng)境內(nèi)。設(shè)計中擬定兩條比較壩址，其中上壩址位于濟沁河鄉(xiāng)龍頭二隊村北至花園村之間;下壩址位于北濟一隊至西山五隊之間，下壩址上游控制面積3 100 km2左右。是一座為龍江縣城鎮(zhèn)供水、防洪、灌溉并發(fā)電的綜合性大(2)型水庫。工程主要由攔河壩、溢洪道、電站廠房、輸水洞等組成。本次主要設(shè)計指標(biāo)為:

初選上壩址死水位284.00 m，相應(yīng)庫容2290×104m3;下壩址死水位265.00 m，相應(yīng)庫容2484×104m3。上、下壩址死水位均可以滿足各方面的要求。

2 工作情況

本次工作采用淺層折射地震勘探方法來解決上、下壩址區(qū)的覆蓋層厚度、基巖埋深等問題。根據(jù)工作需要及場地條件布置了 A、B、C、D、E、F、G 共7條淺層折射地震測線。

3 基本原理及工作方法

地震勘探是地球物理勘探方法的一種，它是通過對巖石彈性性質(zhì)的研究來解決地質(zhì)構(gòu)造問題。通過人工激發(fā)所產(chǎn)生的地震波在地殼內(nèi)的傳播，當(dāng)遇到彈性性質(zhì)不同的分界面時，在界面上將引起反射和折射，利用地震儀在地面將反射或折射的地震波接收并記錄下來，這便是地震記錄。從記錄上可以獲得波到達地面的時間(稱為波的旅行時)，再結(jié)合波的傳播速度資料，就能推算出地下不同巖層分界面的埋藏深度、傾角等產(chǎn)狀要素，從而了解地層的構(gòu)造形態(tài)。

根據(jù)觀測波的種類不同，地震勘探有兩種基本方法:反射波法和折射波法。

根據(jù)地震探測的深度不同，有中、深層地震勘探和淺層地震勘探之分。在水文地質(zhì)及工程地震調(diào)查中，通常使用淺層地震勘探方法，探測深度由幾米至幾百米。無論中、深層還是淺層的地震勘探工作，其方法原理是相同的，只是具體裝備、儀器和激發(fā)方式有所區(qū)別。

淺層折射波法地震勘探是工程地震勘探中常用的一種方法，在解決工程、地質(zhì)問題中常用于探測地層的厚度、基巖起伏、斷層位置、潛水面深度等。當(dāng)下伏巖、土層的速度高于上部地層時，地面人工震源產(chǎn)生的一部分能量沿折射路徑返回地面，在地面接收折射波，分析和解釋時距曲線，了解地下的地質(zhì)情況。

本次野外工作使用的儀器為GEOPEN SE2404M型工程地震儀，采樣間隔為0.2 ms～0.5 ms，記錄長度為204.8 ms～512 ms，采用磁盤記錄，檢波器為100 Hz高頻檢波器，炸藥震源。地震勘探采用的觀測系統(tǒng)為多重相遇追逐觀測系統(tǒng)。檢波點距5 m，排列長度115 m。排列間首尾相接，便于有效波的連續(xù)與追蹤。

4 資料解釋方法

淺層折射波法地震勘探解釋方法采用常規(guī)t0差數(shù)時距曲線法和截距時間法。通過對地震資料數(shù)據(jù)文件進行整理，讀取折射波傳播時間，繪制折射波時距曲線圖，采用常規(guī)t0差數(shù)時距曲線法和截距時間法計算，獲得地下地震縱波速度及相應(yīng)層厚度。當(dāng)基巖相對同一層中出現(xiàn)縱波波速相對較低的部位，解釋為低速帶。出現(xiàn)低速帶可能是由于巖體不完整(局部風(fēng)化強烈、節(jié)理裂隙發(fā)育、巖石破碎等)或含水等原因造成的。

5 應(yīng)用效果分析

本次工作地震勘探一共對壩址區(qū)的7條測線進行了淺層折射地震勘探，本文以其中的F線為例，分析一下淺層折射地震勘探的應(yīng)用效果。

通過野外實測及通過對所采集的數(shù)據(jù)進行處理解釋，F(xiàn)線地震勘探分層如下:

第一層:縱波波速在630 m/s～750 m/s，解釋主要巖性XHY5號鉆孔附近該層為有機質(zhì)土、級配不良細礫;測線中間部分為低液限黏土、全、強風(fēng)化凝灰?guī)r;XHY6號鉆孔至XHY7號鉆孔段該層為低液限黏土、碎石混合土及全、強風(fēng)化凝灰?guī)r;其余部位該層為低液限黏土、碎石混合土。該層厚度在3.9～5.1 m。

第二層:縱波波速在2 100 m/s～2 400 m/s，解釋巖性為弱風(fēng)化凝灰?guī)r，厚度在15.1 m～21.8 m。

第三層:縱波波速在3 600 m/s～4 300 m/s，解釋巖性為微風(fēng)化～新鮮凝灰?guī)r。

通過勘探資料分析，解釋1條構(gòu)造破碎帶Ff1，位于距測線起點(F點)144.2 m附近，縱波波速為2 200 m/s，寬為10 m，傾向大號點。

F線的淺層折射地震勘探剖面圖見圖1。其對地層層位的劃分與地質(zhì)鉆孔結(jié)果比較吻合，效果較理想。

圖1 花園水庫F線地震勘探縱波波速—地質(zhì)剖面圖

6 結(jié)束語

淺層折射地震勘探是物探方法中的一個重要分支，因其具有簡便、經(jīng)濟、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點，所以在工程勘察領(lǐng)域一直有著不可替代的作用。相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，新儀器的不斷升級換代，淺層折射地震勘探一定能在更廣闊的領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

[1] 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院.黑龍江省龍江縣花園水庫工程地質(zhì)勘察工程物探報告[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2010:1-8.

[2] 長春地質(zhì)學(xué)院“水文地質(zhì)工程地質(zhì)物探教程”編寫組.水文地質(zhì)工程地質(zhì)物探教程[M].北京:地質(zhì)出版社，1980:170.

[3] 單娜琳，程志平，劉云禎.工程地震勘探[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2006:48.