物理勘探技术论文
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1工程概况
油菜河水库位于贵州省安顺市龙宫风境区上游9km，距安顺市约13km，是安顺市唯一的一座中型水库，是一座集灌溉、发电、防洪、供水、养殖、旅游为一体的多功能综合利用的龙头水库。该水库是在强岩溶地带堵洞筑坝建库。水库正常高水位1290m，总库容5960×104m3，坝高41m，坝型为浆砌石单曲拱坝。发电引水隧洞洞轴线穿行于溶蚀洼地、峰丛洼地、峰林谷地之中，引水隧洞开挖至0+620时，掌子面突发涌泥现象，洞渣封堵施工面至桩号0+730m，在此过程中，施工方共计清理塌方淤泥1450m3以上，清理长度为100m(0+730～0+630桩号之间)。此后，掌子面再次突发涌泥现象，由于担心掌子面再次发生涌泥现象产生较大的人员伤亡，目前处于停工状态。经专家研究决定，初步采用改线方案。本次电磁波CT探测查明岩溶洼地新改线处岩溶发育情况。
2.1基本原理钻孔电磁波CT技术基本原理借助于医学CT技术。医学CT技术是利用X射线扫描人体切面，经计算机处理显示人体病灶的精确图像。依据这一理论，当要研究两钻孔间岩体内构造时，在一钻孔内发射电磁波，而在另一钻孔内接收电磁波进行断面扫描，经地球物理反演计算，就可重建目标体的二维图像。井中电磁波CT层析资料的解释基础是基于不良地质体与其完整围岩吸收系数的差异，而破碎带、溶洞或溶蚀裂隙等都可以形成吸收系数差异较大的非均匀体，产生出局部高吸收系数异常，从形态和大小上易于识别。因此，跨孔电磁波透视在孔间可以较好地探测不良地质体，确定空间位置和形态。
2.2数据处理方法与技术资料处理是在微机上完成的，处理流程为:数据传输到计算机建立成像区域坐标系形成CT输入数据层析反演成像成图。1)CT输入数据的形成。对每对跨孔剖面的原始数据输入到微机，按建立的坐标系形成CT输入数据文件。这次野外采集工作中，以孔口高程最高的孔为坐标原点，X轴沿水平方向为孔间水平距离，建立坐标系形成CT输入数据。2)层析反演。CT输入数据直接送至EM－SYS层析成像软件处理流程中，进行电磁波层析反演，其计算过程如下:由电磁波理论知道，在各向同性均匀岩体中，当在一钻孔中发射电磁波，另一钻孔中接收电磁波时，若发射天线长度远小于两钻孔间距离，则接收到的电磁波场强为:E=E0fS(θS)fr(θS)R－1.exp(－∫Lβdl)(1)式中:E0是发射击天线初始辐射常数;E为相距R处接收到的电场强度;fS(θS)和fr(θS)分别是发射和接收天线的方向函数;θ为天线的辐射角度;L为射线路径;dl为积分元;β为介质的吸收系数。经变换:InA=In［E0fSfr(ER)－1］=∫Lβdl(2)对于式(2)中的投影函数A进行图像重建可求出目标函数β。具体算法即把图像划分成M个互不重叠的像元，以各像元内的重建结果组成数字图像:∑DijXj=Yi式中:Dij为第i条射线在第j个像元中的长度;Yi为第i条射线迭代计算值与实测值之差;Xj为要求的第j个像元中的衰减系数β。上述方程实际上是求解一个大型稀疏矩阵议程组。具体算法有:反投影法(BPT)、代数重建法(ART)、联立迭代重建法(SIRT)和正交变换投影法(LSQR)等等。本次反演方法为联立迭代重建法。3)层析成像成图。最终层析成果采用GoldenSurfer绘图软件，显示每对跨孔声波层析成像图。层析结果采用统一格式成图，在二维断面上，发射孔孔口位于区域左侧坐标原点，以孔口高程取代Z轴0点。水平方向X轴向右表示为跨孔水平距离。将层析反演输出数据输入至成图软件，形成二维区域网格化文件。然后再将网格文件送入成图程序，获得层析成像图。
3工程地质物理勘探技术应用成果
评析经上述数据处理，结合钻探、地质调绘成果得出本次物探解释成果，现将本次物探勘察成果分述如下:
1)ZK1－ZK2剖面:本剖面见4处电磁波高吸率异常，其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m，说明电磁波在穿透过程中急剧衰减，结合钻探分析，推断4处0.4～0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带，带内岩体完整性较差;推断2处大于0.6dB/m的异常区域为溶蚀裂隙发育带，带内岩体破碎，完整性差，局部形成小规模岩溶。由于异常主要集中在孔深25m以上，对隧道施工及安全运行影响较小。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
2)ZK2－ZK3剖面:本剖面见3处电磁波高吸率异常，其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m，说明电磁波在穿透过程中急剧衰减，结合钻探分析，推断2处0.4～0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带，带内岩体完整性较差;推断2处大于0.6dB/m的异常区域为溶蚀裂隙发育带，带内岩体破碎，完整性差，局部形成小规模岩溶。由于下部两异常在新改线隧道附近，对隧道施工及安全运行有一定影响，因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
3)ZK4－ZK3剖面:本剖面见2处电磁波高吸率异常，其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m，说明电磁波在穿透过程中急剧衰减，结合钻探分析，推断2处0.4～0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带，带内岩体完整性较差;推断2处大于0.6dB/m的异常区域为溶蚀裂隙发育带，带内岩体破碎，完整性差，局部形成小规模岩溶。由于下部异常在新改线隧道附近，对隧道施工及安全运行有一定影响，因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
4)ZK4－ZK5剖面:本剖面见4处电磁波高吸率异常，其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m，说明电磁波在穿透过程中急剧衰减，结合钻探分析，推断4处0.4～0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带，带内岩体完整性较差;本剖面未见大规模岩溶破碎带发育。由于下部异常在新改线隧道附近，对隧道施工及安全运行有一定影响，因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
5)ZK5－ZK6剖面:本剖面见3处电磁波高吸率异常，其电磁波吸收系数均大于0.4dB/m，说明电磁波在穿透过程中急剧衰减，结合钻探分析，推断3处0.4～0.6dB/m的异常区域为节理裂隙发育带，带内岩体完整性较差;本剖面未见大规模岩溶破碎带发育。由于下部异常在新改线隧道附近，对隧道施工及安全运行有一定影响，因此需采取相应的工程措施处理异常洞段。吸收系数小于0.3dB/m的区域岩体完整性较好。
4结语
综上所述，工程地球物理勘探是当前工程建设行业的研究探讨的热点内容之一，工程地球物理勘探质量对于工程整体的安全性和耐久性有着明显的影响，同时也是保证建筑主体工程施工进行的前提条件，应通过合理设计、规范勘探和严密监测等手段提高勘探建设水平，确保工程建设的质量，提高整体的稳固性，建设出人们满意的工程项目，促进施工行业的蓬勃发展。
作者：江声波单位：贵州省水利水电勘测设计研究院
