王志斌，南 坤

(河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，河南 鄭州 450007)

特高壓線路是指交流1000 kV及以上和直流±800 kV及以上電壓等級(jí)的輸電線路，主要具有輸送容量大、送電距離長(zhǎng)、線路損耗低等優(yōu)點(diǎn)，被稱為“電力高速公路”。特高壓塔基、塔重大幅增加，其根開(kāi)也增大，因此勘測(cè)工作量明顯增大，工作難度也相應(yīng)提高，尤其是灰?guī)r地區(qū)，巖體的穩(wěn)定性和巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象是巖土勘測(cè)的難點(diǎn)，此時(shí)新技術(shù)、新方法的應(yīng)用尤為重要。

中高山地形區(qū)的灰?guī)r場(chǎng)地，交通不便，植被茂密，傳統(tǒng)鉆探手段往往不具備進(jìn)場(chǎng)條件，以往遇到此類(lèi)情況多數(shù)靠地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)自身經(jīng)驗(yàn)結(jié)合地表特征來(lái)進(jìn)行推斷，由于巖溶的不可見(jiàn)性，該方法有時(shí)會(huì)存在較大的偏差，會(huì)給工程施工帶來(lái)重大影響。近年來(lái)，物探方法越來(lái)越多的被應(yīng)用于巖溶勘察工作，并取得了較為理想的效果，尤其是高密度電法和地質(zhì)雷達(dá)方法，因其場(chǎng)地適應(yīng)性和結(jié)果的直觀性更加實(shí)用。

1 主要物探方法

1.1 高密度電法

1.1.1 原理

高密度電法是一種適用于淺層電阻率測(cè)深剖面法的陳列電阻率勘探方法。野外測(cè)量時(shí)先將全部電極置于測(cè)點(diǎn)上，然后通過(guò)程控電極轉(zhuǎn)換器和電測(cè)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。因?yàn)殡姌O是一次布置完成、數(shù)據(jù)采集是程序控制自動(dòng)進(jìn)行的(見(jiàn)圖1)，其工作效率很高，而且可以避免手工操作容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤。一次布置完電極后，可以進(jìn)行多種電極裝置的測(cè)量，從而獲得豐富的地電斷面信息，其解釋成果也有較高的準(zhǔn)確性。

圖1 集中式高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)野外施工布線示意圖

1.1.2 應(yīng)用實(shí)例

圖2中所示為某±800 kV特高壓直流輸電線路中某級(jí)塔位沿AC腿方向布置的一條高密度測(cè)線的實(shí)測(cè)剖面及推斷結(jié)果，由實(shí)測(cè)剖面可以看出，A、C塔腿基礎(chǔ)位于中風(fēng)化巖體內(nèi)，位于A腿左側(cè)7 m左右、C腿左側(cè)1 m位置分別存在一個(gè)閉合圈形狀的低阻異常帶，推斷為充泥溶洞RD1和RD2，而且他們有一定的聯(lián)通性，他們之間存在溶蝕裂隙發(fā)育帶(見(jiàn)圖2)，施工驗(yàn)槽時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖情況與推斷結(jié)果基本吻合，證明在灰?guī)r區(qū)塔基勘察中運(yùn)用高密度電法探測(cè)巖溶發(fā)育情況是可行的。

圖2 某特高壓線路某級(jí)塔位AC腿高密度剖面及推斷結(jié)果

1.2 地質(zhì)雷達(dá)方法

1.2.1 原理

探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar，GPR)依據(jù)電磁波脈沖在地下傳播的原理進(jìn)行工作。發(fā)射天線將高頻(106～109Hz或更高)的電磁波以寬帶短脈沖形式送入地下，當(dāng)雷達(dá)脈沖在地下傳播過(guò)程中，遇到不同電性介質(zhì)交界面時(shí)，由于上下介質(zhì)的電磁特性不同而產(chǎn)生折射和反射，然后由接收天線接收(見(jiàn)圖3)。

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)距校正、去除開(kāi)始時(shí)間、去直流漂移、自動(dòng)增益控制、背景去除、帶通濾波和滑動(dòng)平均等處理得到最終雷達(dá)圖像，在得到的雷達(dá)圖像中，雷達(dá)反射波的瞬時(shí)振幅是反射強(qiáng)度的量度，當(dāng)?shù)貙哟嬖诿黠@介質(zhì)分層或滑裂帶，或地下水分界面，瞬時(shí)振幅會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈變化，反映在雷達(dá)剖面圖中就是分界面位置出現(xiàn)明顯振幅變化。瞬時(shí)相位是地質(zhì)雷達(dá)剖面上同相軸連續(xù)性的量度，當(dāng)電磁波在有異常存在的介質(zhì)中傳播時(shí)，其相位將在異常位置發(fā)生顯著變化，當(dāng)瞬時(shí)相位圖像剖面中出現(xiàn)相位不連續(xù)時(shí)，就可以判斷該處存在分層或異常，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況對(duì)雷達(dá)圖像進(jìn)行分析得出結(jié)論。

1.2.2 應(yīng)用實(shí)例

圖4所示為某1000 kV特高壓交流輸電線路某級(jí)塔位塔基范圍巖溶調(diào)查的地質(zhì)雷達(dá)剖面圖，由圖中可以很清楚看到致密灰?guī)r的雷達(dá)圖像特征是非常弱的反射，當(dāng)灰?guī)r中有巖溶發(fā)育時(shí)，溶洞洞頂為分界面，雷達(dá)波振幅急劇變大，反映為一組強(qiáng)反射波，溶洞底界面的反射則不太明顯，此種雷達(dá)信號(hào)特征表明此處巖溶發(fā)育為空洞或充水洞，若溶洞內(nèi)充填了覆蓋物質(zhì)時(shí)，則可見(jiàn)一組較短周期的細(xì)密的弱反射，這是由洞內(nèi)土體產(chǎn)生的。

該塔位現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖在所測(cè)位置發(fā)現(xiàn)有相互貫通的小型溶洞群，最大洞徑約2m左右，與雷達(dá)測(cè)試結(jié)果基本吻合。

圖4 地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試結(jié)果及開(kāi)挖溶洞照片

2 結(jié)論

綜上所述，兩種物探方法在應(yīng)用于灰?guī)r地區(qū)特高壓線路勘察能夠起到良好效果，作為巖土勘察工作的有效輔助，但由于特高壓線路的特殊要求以及一些客觀條件的限制，也都存在不足：

(1)高密度電法可以較為直觀的觀測(cè)出異常區(qū)域的位置，受外界干擾較小，有效信號(hào)容易識(shí)別，但測(cè)試時(shí)對(duì)場(chǎng)地有特殊要求，需要至少120m長(zhǎng)的距離布置測(cè)線，有時(shí)無(wú)法滿足。

(2)地質(zhì)雷達(dá)方法受場(chǎng)地限制較小，在塔基范圍內(nèi)即可方便開(kāi)展工作，對(duì)巖溶目標(biāo)識(shí)別也比較準(zhǔn)確，但是由于采用非屏蔽天線，雷達(dá)信號(hào)極易受外界干擾，有時(shí)干擾信號(hào)會(huì)影響對(duì)有用信息的識(shí)別。

(3)兩種物探方法對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理都要求技術(shù)人員具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，否則可能會(huì)出現(xiàn)誤判，造成結(jié)果錯(cuò)誤。

總之，在灰?guī)r地區(qū)特高壓線路勘察中綜合運(yùn)用物探方法進(jìn)行輔助勘察是十分重要和必要的，在實(shí)際工作中如何更加合理的利用物探手段進(jìn)行灰?guī)r地區(qū)特高壓線路塔基勘察尚需要進(jìn)行更多的工程實(shí)踐，不斷總結(jié)完善。

[1]李大心．探地雷達(dá)方法與應(yīng)用[M]．北京：地質(zhì)出版社 1994．

[2]王興泰，等．工程與環(huán)境物探新方法新技術(shù)[M]．北京：地質(zhì)出版社，1996．

[3]李金銘，等．地電場(chǎng)與電法勘探[M]．北京：地質(zhì)出版社，2005．