物探在南水北調(diào)中線天津干渠勘探中的應(yīng)用

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1、物探在南水北調(diào)中線天津干渠勘探中的應(yīng)用摘要：采用電測(cè)深法、地震反射波法、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)對(duì)天津干渠地層巖性進(jìn)行探測(cè)，基本查明了沿線砂性土與粘性土(大層)的分布特征，滿足了任務(wù)要求，取得了較好的地質(zhì)效果。關(guān)鍵詞：南水北調(diào)天津干渠電測(cè)深地震反射地質(zhì)雷達(dá)0前言天津干渠是南水北調(diào)中線工程的重要組成部分，西起河北省徐水縣西黑山村，至天津外環(huán)河，全長(zhǎng)約154Km。南水北調(diào)中線工程是一項(xiàng)特大型跨流域調(diào)水工程，以丹江口水庫為水源，從陶岔渠首引水，向華北平原的豫、冀、京、津等省市供水，建成后將有效緩解華北地區(qū)日趨嚴(yán)重的水資源危機(jī)，促進(jìn)華北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并對(duì)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為滿足

2、天津干渠初步設(shè)計(jì)階段的要求，需對(duì)渠線進(jìn)行物探工作，以了解地表至設(shè)計(jì)渠底板以下20m范圍內(nèi)巖性分層（平原段注重砂性土與粘性土大層劃分）；遇基巖時(shí)，了解基巖面高程和巖性。1地質(zhì)概況及地球物理特征區(qū)內(nèi)由西向東跨越地貌單元有：山前丘陵、山前沖洪積傾斜平原、沖洪積平原和沖積海積平原。下面分述其巖性：(1)山前丘陵：下部為薊縣系淺灰色硅質(zhì)條帶白云巖和青白口系頁巖、千枚巖、板巖等。上部為第四系紅棕色碎石粘土、棕黃色粘土、壤土等。主要分布在西黑山村附近及其西側(cè)。(2)山前沖洪積傾斜平原：主要由沖積、湖積、洪積壤土、砂土、粉細(xì)砂等組成，有的地段粘性土夾有鈣結(jié)核或鈣、錳質(zhì)須狀物等。分布在西黑山

3、村～京廣鐵路西側(cè)。(3)沖洪積平原：為古河道和河間地塊分布，有河流相、湖相、湖沼相，顆粒組成以細(xì)粒為主，有粘土、壤土、粉細(xì)砂、細(xì)砂、中細(xì)砂等，一些地段為薄層細(xì)砂與壤土互層，且砂層具微型交錯(cuò)層理。分布在京廣鐵路～霸州。(4)沖積海積平原：為海、陸交互地層，以粘土、壤土為主，局部為砂、粘性土互層。分布在霸州以東～天津。渠線穿越匯水面積較大的河流共8條，這些河流均屬海河水系，且多為季節(jié)性河流，雨季行洪，旱季多斷流。由西至東，地下水位埋深逐漸減小(渠首20～30m，渠尾1～2m)。其水質(zhì)由淡水型變?yōu)楦叩V化度的微咸水，礦化度由京廣鐵路附近的370mg/L，到外環(huán)河附近則高達(dá)2670m

4、g/L。綜上所述，由于線路較長(zhǎng)，各巖層的沉積環(huán)境及其空間變化較大，加之地下水礦化度的巨大變化，致使測(cè)區(qū)巖層的地球物理特征復(fù)雜。經(jīng)綜合分析物探試驗(yàn)、實(shí)測(cè)成果及地勘資料，得各巖層物性參數(shù)(見表1)。表1巖層物性參數(shù)表巖性電阻率(Ω·m)縱波速度(m/s)密度(g/cm3)波阻抗(105g/cm2.·S)雷達(dá)波速(m/μS)相對(duì)介電常數(shù)壤土(砂壤土)15～60300～8001.55～1.800.46～1.4450～1504～40粘土5～30600～13001.60～1.770.96～2.3070～1702.6～16砂40～600500～10001.24～1.370.62～1.37

5、55～8015～30白云巖350～20002800～40002.60～2.907.28～11.6080～1207～16頁巖300～18002700～40002.60～2.857.02～11.4080～1157～16由表1知，基巖（白云巖、頁巖）與第四系地層間具有較大的電性和彈性差異，具備綜合物探的物理前提；粘土、壤土（砂壤土）、砂的電阻率、波阻抗、介電常數(shù)等具有一定的差異，可用電阻率法、地震法和地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)。但第四系地層中有些巖層（如砂層）厚度太薄，且多為中間層展布，在電法或地震曲線上反映不明顯，難于準(zhǔn)確地劃分；同時(shí)，由于沿線地下水位埋深較淺，尤其是牛亡牛河以東至天津外環(huán)河

6、段地下水位埋深只有2～3m,礦化度較高，使得地下水位以下巖層的物性差異變小，物探分辨率相對(duì)降低。2物探方法與技術(shù)2.1電測(cè)深法采用對(duì)稱四極等比裝置(AB/MN=5)，且(AB/2)min=1.5m，(AB/2)max=200m，當(dāng)?shù)刭|(zhì)物探條件變化時(shí)，最大極距適當(dāng)調(diào)整。2.2地震反射波法采用單邊激發(fā)三次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)。工作參數(shù)按展開排列確定，選用檢波器間距1m，偏移距15m或28m。2.3地質(zhì)雷達(dá)采用剖面法。使用瑞典RAMAC/GPR地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)。天線中心頻率50MHz，收發(fā)天線間距2m。3資料解釋與成果分析3.1電測(cè)深法3.1.1定性分析(1)曲線類型該渠線電測(cè)深曲線類型可劃

7、分為：H、K、QH、HK等主要類型。H型曲線：主要分布在樁號(hào)0+000～8+700、40+000～48+300、65+300～78+900等渠段。其中第一段：曲線首支為表層較干燥或較密實(shí)的壤土（砂壤土），中部低阻為粘土或壤土，尾支呈45°角上升，為高阻的基巖（白云巖、頁巖）反映。第二和第三段：曲線為第四系地層的反映，首支為較干燥或較密實(shí)的表層砂壤土（壤土），中部低阻為粘土或飽水壤土等，尾支一般為壤土類地層，多以15°～30°角上升。K型曲線：主要分布在樁號(hào)48+500～49+400、51+300～52+000、55