綜合物探技術(shù)在輸電線路勘測中的應(yīng)用

朱多林 黃 鋒 韓曉萌 王克東

(陜西省電力設(shè)計院，陜西 西安 710054)

綜合物探技術(shù)在輸電線路勘測中的應(yīng)用

朱多林 黃 鋒 韓曉萌 王克東

(陜西省電力設(shè)計院，陜西 西安 710054)

對高密度電法與地震面波法進行了簡單介紹，結(jié)合工程實例，研究了以高密度電法和地震面波法為代表的綜合物探法進行基巖—覆蓋層界面物探解釋的應(yīng)用情況，通過綜合判別與分析，證明了綜合物探法的有效性和實用性。

綜合物探，輸電線路，基巖面，覆蓋層

0 引言

目前，在高壓輸電線路工程巖土勘察中，物探是常用方法。這種方法以地下巖土體和周圍土體之間物性參數(shù)的差異性為理論基礎(chǔ)，通過專門的儀器來探測各種地質(zhì)體的物理場分布，從而實現(xiàn)對整個場區(qū)內(nèi)的巖土勘察。但是單一物探方法由于只利用一種物性參數(shù)來進行異常的區(qū)分，往往具有多解性的特點，使得解釋結(jié)果與實際情況出入較大，影響了勘察資料的準(zhǔn)確度。因此很有必要采用綜合物探進行物探資料的解釋，以此盡可能地減小或消除單一物探的多解性，提高物探解釋的可靠性[1]。

本文從高壓輸電線路巖土工程勘察的角度出發(fā)，介紹了綜合高密度電法和地震面波法進行基巖—覆蓋層界面解釋的應(yīng)用情況，以期對新近從事相關(guān)工作的同事有所幫助。

1 方法簡介

高密度電法是以地下介質(zhì)的電性差異為理論基礎(chǔ)，將直流電通過一次布置的多道電極傳入地下，建立起較為穩(wěn)定的人工電場，然后通過自動控制轉(zhuǎn)換裝置對所布設(shè)的剖面在地下水平向和豎直向的電阻率變化情況進行觀測分析，劃分出電阻率的異常區(qū)域，進而分辨出異常體[2]。

地震面波法是通過人工震源激發(fā)出多種頻率成分的地震面波，然后借助檢波器對地表震動進行記錄，再通過計算得到相應(yīng)的頻散曲線，根據(jù)不同的波長穿透深度對場地進行分層并計算出各層橫波速度，進而獲得工程所需的一些巖土參數(shù)。

2 工程實例

某750 kV輸電線路工程沿線以黃土梁峁地貌為主，地層結(jié)構(gòu)主要為覆蓋層和下伏基巖。覆蓋層以風(fēng)積成因的黃土為主，基巖以砂巖為主。由于地形起伏較大、交通不便等原因的限制，鉆探無法進場。加之基巖起伏較大，覆蓋層完整性較好，基巖露頭少，

使得地質(zhì)調(diào)查對覆蓋層與基巖面的劃分精度達(dá)不到工程要求?？紤]到擬建塔基下松散覆蓋層和下伏基巖在電性參數(shù)及彈性參數(shù)方面皆具有較大的差異性，具備開展高密度電法和地震面波法勘探的基本條件，因此決定采用以上兩種方法相互驗證的綜合物探法。此外，塔基位于黃土梁的梁頂處，地形條件較好，沒有明顯的地形起伏，具備開展物探工作的有利條件[3]。

根據(jù)相似工程的物探經(jīng)驗，上面的松散覆蓋層便于孔隙水的儲存，構(gòu)成了電流的良導(dǎo)體，表現(xiàn)為低阻，而其下的基巖由于裂隙發(fā)育程度不足，裂隙水的連通性不佳，表現(xiàn)為高阻。從地震面波的角度考慮，覆蓋層由于自身的松散性，泊松比較大，地震波速較低，而下伏的基巖相對較堅硬，泊松比較小，地震波速較大。

2.1 高密度電法勘探

高密度電法采用30根電極，電極距2 m，測線長度為58 m，最大間隔系數(shù)為8，測量模式選用縱向和橫向分辨率都較高的溫納裝置。布線方式和反演所得的剖面分別如圖1，圖2所示。

從圖2可以看出，視電阻率的總體趨勢大致呈傾斜層狀分布，上面為相對低阻區(qū)，低阻區(qū)厚度從電極小號側(cè)向大號側(cè)起伏狀變薄，推斷為上覆黃土；在該層下部，視電阻率逐漸增大，整體大致可以分為兩層，推斷為強風(fēng)化～中等風(fēng)化的基巖。

2.2 地震面波勘探

地震面波法采用12道檢波器，道間距3 m，采樣間隔62.5 μs，記錄長度504 ms，震源采用重錘激發(fā)。地震面波的布線走向與高密度電法幾乎重合。為了便于對比解釋，將地震測線中點處的6號檢波器與高密度電法的21號電極位置重合，因此面波法反演的地層與高密度電法中第21號電極在深度方向上地質(zhì)界面應(yīng)該相近。為了描述方便，圖1將兩種布線方式分開示意。

根據(jù)面波在波形振幅上的特殊性，對剖面圖中的干擾波進行切除，獲得地震剖面圖如圖3所示。然后根據(jù)地質(zhì)調(diào)查的結(jié)果，設(shè)置初始模型。經(jīng)過反演處理，擬合誤差達(dá)到2.682%，認(rèn)為其在合理的誤差范圍內(nèi)，進而獲得速度—深度模型如圖4所示。

從圖4可以看出，地層速度分布呈三個等級：第一個等級地層深度范圍0 m～2.9 m，波速為316 m/s，初步推測為上覆黃土；第二個等級地層深度范圍2.9 m～6.6 m，波速為659 m/s，初步推斷為強風(fēng)化砂巖；第三個等級地層深度范圍為6.6 m～18.0 m，波速上升至1 228 m/s，初步推斷為中等風(fēng)化砂巖。

2.3 綜合判別與解釋

物探的最終目的是尋找地質(zhì)界面，而從理論上來講，由于地質(zhì)界面附近地層巖性的差異性，地質(zhì)界面應(yīng)該是物探界面。在基巖—覆蓋層的二元結(jié)構(gòu)地層中，巖、土界面、差異風(fēng)化界面都會是電性和彈性分界面。因此在采用綜合物探法進行勘探的時候，如

果各種物探方法之間的物探界面能夠接近或是重合，那么這個界面是地質(zhì)界面的可能性就變得很大，而這個界面被推斷為地質(zhì)界面也就更加合理，這樣就變相地減小或是消除了單一物探解釋的多解性。依照上述理論，對比圖3和圖4，發(fā)現(xiàn)圖4中深度2.9 m，6.6 m都介于圖3電性參數(shù)的分界面上，因此地震面波勘探21號電極下方深度為2.9 m，6.6 m附近存在地質(zhì)界面的可能性最大。

結(jié)合類似工程建設(shè)的經(jīng)驗，推斷21號電極下方0 m～3.0 m為黃土覆蓋層，3.0 m～6.6 m為砂巖強風(fēng)化帶，6.6 m～15.0 m為砂巖中等風(fēng)化帶。最終推斷得到塔基下方沿線路前進方向的地層解釋成果如圖5所示。從圖5中可知，在15 m的要求勘察深度范圍內(nèi)，各塔腿下方地層資料如表1所示。

表1 塔腿地層巖性表 m

在該塔塔基施工時，基坑開挖的結(jié)果與本次綜合物探解釋的結(jié)果基本吻合，驗證了本文中綜合物探法的準(zhǔn)確性和有效性。

3 結(jié)語

目前在輸電線路巖土工程勘察中使用單一的物探方法因為只反映一種物性參數(shù)的變化，使得解釋結(jié)果與地層的實際情況出入較大，影響了巖土資料的準(zhǔn)確性。本文通過對綜合物探法在輸電線路巖土工程勘察基巖—覆蓋層界面劃分方面的工程實例的介紹，進一步證明該方法在消除或減小單一物探解釋成果多解性方面的優(yōu)勢，表明綜合物探法具有較好的應(yīng)用前景。當(dāng)然，高壓輸電線路走經(jīng)區(qū)域地貌巖性復(fù)雜多變，僅靠物探方法無法解決所有的勘察問題，最好選取若干典型剖面，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、探井、鉆探等進行對比驗證，以此來提高物探解釋成果的準(zhǔn)確性。

[1] 劉國輝，李恩鶴，張獻(xiàn)民，等.綜合物探方法在瀑河水庫工程勘察中的應(yīng)用[J].物探與化探，2004，2(28)：177-180.

[2] 周小仙，錢榮毅.高密度電阻率法在卵石覆蓋區(qū)中的應(yīng)用研究[J].工程勘察，2009，11(37)：81-85.

[3] 文 秋.高密度電法在特超高壓直流輸電線路勘察工程中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報，2009，6(S1)：23-24.

[4] 胡讓全，黃健民.綜合物探方法在廣州市金沙洲巖溶地面塌陷、地面沉降地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].物探與化探，2014(3):610-615.

On application of integrated geophysical prospecting technique in survey of power transmission lines

ZHU Duo-lin HUANG Feng HAN Xiao-meng WANG Ke-dong

(ShannxiPowerDesignInstitute,Xi’an710054,China)

The paper has the brief introduction of high-density electrical method and seismic surface wave method, researches the application of the basement-overlying interface geophysical interpretation with the comprehensive geophysical method with high-density electrical method and seismic surface wave method, proves the effectiveness and practice of the comprehensive geophysical method by the comprehensive judgment and analysis.

comprehensive geophysical method, power transmission line, basement, overlying

1009-6825(2014)28-0072-02

2014-07-19

朱多林(1987- )，男，碩士，助理工程師； 黃 鋒(1983- )，男，工程師； 韓曉萌(1983- )，男，工程師； 王克東(1980- )，男，高級工程師

TM930.111

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