巖土工程中水文地質(zhì)的勘察測量探析
水文地質(zhì)勘察就是運(yùn)用必要的技術(shù)手段，對影響工程建設(shè)的地質(zhì)因素進(jìn)行勘測，并對相關(guān)的水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分析研究，以下是小編搜集整理的一篇探究巖土工程中水文地質(zhì)勘察測量的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：水文地質(zhì)的調(diào)查研究是一項(xiàng)十分復(fù)雜、專業(yè)和系統(tǒng)的工作，巖土勘測水平受到水文地質(zhì)研究工作的直接影響，本文采用瞬變電磁法對水文地質(zhì)的勘測原理、方法等進(jìn)行分析，并以某礦區(qū)為例，得到礦區(qū)斷層的富水性分析結(jié)果。
關(guān)鍵詞：巖土工程;勘察;瞬變電磁法;水文地質(zhì)鉆探
一、引言
水文地質(zhì)勘察就是運(yùn)用必要的技術(shù)手段，對影響工程建設(shè)的地質(zhì)因素進(jìn)行勘測，并對相關(guān)的水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分析研究。在一邊進(jìn)行勘測時(shí)要一邊記錄勘測數(shù)據(jù)，由專業(yè)的工程測繪技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)地測量記錄，通過對大量數(shù)據(jù)信息的調(diào)查研究，結(jié)合巖土工程建設(shè)基本情況，對建筑物和地質(zhì)情況是否能夠相互作用以及相互作用的影響做出明確的說明。
二、水文地質(zhì)的勘察方法
1.瞬變電磁探測基本原理
瞬變電磁法上世紀(jì)30年代由前蘇聯(lián)科學(xué)家提出[1]，當(dāng)時(shí)采用的是遠(yuǎn)區(qū)工作模式[2]。英文簡稱TEM[3]，在應(yīng)用過程中需要先將接地電極及不接地線框鋪設(shè)在地表，輸入階躍電流，當(dāng)突然斷開回線中的電流時(shí)，就需要在下半空間激勵(lì)起感應(yīng)渦流這樣才能維持在電流斷開之前已經(jīng)存在的磁場，并且形成的渦流場能夠以等效渦流環(huán)的形式向外擴(kuò)展、向下傳播，利用地面中心探頭、接地電極及不接地線圈及時(shí)觀測形成的二次渦流電場或磁場的變化情況，用來研究淺層至中深層的地電結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵跊]有一次場背景的情形下觀察純二次場異常，所以異常的觀測十分直接，探測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
2.方法的理論依據(jù)和前提條件
(1)理論依據(jù)當(dāng)?shù)貙雍兴謺r(shí)，在地下水和電離作用的.影響下，這時(shí)電阻就會出現(xiàn)良導(dǎo)低阻的特征。此時(shí)，對典型參數(shù)進(jìn)行對比，并且分析物性差異時(shí)，能夠?qū)ふ页霎惓^(qū)域并且劃定含水的具體范圍。(2)前提條件根據(jù)相關(guān)的巖性地層研究資料可知，不同巖性地層的物性差異顯著，通常其電阻率值由高到低依次為煤層、礫巖、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖，其中煤層相對砂巖、泥巖等巖層呈現(xiàn)為相對高阻層。出現(xiàn)裂隙發(fā)育、層位錯(cuò)動等現(xiàn)象可能會使發(fā)育區(qū)局部出現(xiàn)明顯的富水構(gòu)造，由于裂隙水體具有良好的導(dǎo)電性，因此出現(xiàn)層位錯(cuò)動等現(xiàn)象之后會打破原有電性的變化規(guī)律，從而出現(xiàn)局部電性異常體的現(xiàn)象。
3.施工方法的裝置及儀器選擇
本次使用的為GDP-32II多功能電法儀。主要工作參數(shù)如下：使用等效面積為10,000m2的TEM-3探頭、0.45ms關(guān)斷延時(shí)、自動增益、12A發(fā)射電流、4Hz發(fā)射頻率、840m×840m發(fā)射線框、大定源回線裝置。4.資料處理采用瞬變反演軟件以及Surfer軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，反演擬合誤差RMS≤10%。其具體操作步驟是：首先，每天收工后將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行編錄和保存;其次，對曲線進(jìn)行整理，去除其它因素干擾引起的畸變點(diǎn)，在反演計(jì)算的基礎(chǔ)上繪出電阻率等值線圖;最后，對電阻線圖進(jìn)行分析，推斷富水性。
三、工程實(shí)例分析
1.研究區(qū)域概況
本文中選取為位于太行山山脈處于的一處煤礦，煤礦西部和西南部都是盆地，煤礦南部為太行山的隆起帶，由于地理環(huán)境的原因，煤礦表面被大部分的黃土覆蓋。根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)和鉆孔資料可知，該煤礦四周為未開采的煤層實(shí)體，采面的平均煤層2.5m，頂板為細(xì)砂巖，直接底為粉砂巖，基本底為泥巖，根據(jù)本次地質(zhì)任務(wù)要求，采用瞬變電磁法對礦區(qū)礦區(qū)F11斷層部分區(qū)域進(jìn)行控制，評價(jià)器富水性和導(dǎo)水性。
2.施工方法
施工過程中采用上文所述的TEM法，選擇煤礦的斷層進(jìn)行監(jiān)測。由于偶極工作方式能夠更準(zhǔn)確的獲得探測結(jié)果，因此瞬變電磁勘探采用偶極布置方式，如圖1所示。礦區(qū)瞬變電磁勘探工程施工測線共2條，即320上煤探線，測線長330m，實(shí)測物理點(diǎn)34個(gè)，點(diǎn)距10m;16-3上煤探線，測線長340m，實(shí)測物理點(diǎn)35個(gè)，點(diǎn)距10m。
3.數(shù)據(jù)計(jì)算
瞬變電磁法觀測所得數(shù)據(jù)為各測點(diǎn)的瞬變感應(yīng)電壓，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到視深度、視電阻率等參數(shù)，才能解釋數(shù)據(jù)資料得到相應(yīng)的分析結(jié)果。數(shù)據(jù)資料的處理步驟為信號去噪、濾波、剔除畸變點(diǎn)、光滑曲線等。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理完成后獲得電阻率斷面圖，結(jié)合實(shí)際勘探區(qū)資料，判斷出測量區(qū)域的富水性，如圖2所示。
4.結(jié)果分析
下文根據(jù)三維地震成果以及電性特征，對各測線斷面圖進(jìn)行了地質(zhì)解釋，斷層的瞬變電磁測線解釋如下。
(1)120區(qū)
紅黃綠藍(lán)顏色的線代表120勘探區(qū)視電阻率的變化趨勢，變化趨勢范圍在105Ω•m到0Ω•m之間，如圖3所示，圖中橫坐標(biāo)表示的是相對剖面長度，縱坐標(biāo)表示的是標(biāo)高。X方向的比例為Y方向比例的4倍。結(jié)合電性特征進(jìn)行推理分析，判斷在該區(qū)域存在右側(cè)地層產(chǎn)狀有小角度的傾角，而左側(cè)的產(chǎn)狀保持平穩(wěn)，這種情況說明了在該區(qū)域有斷層的存在。之后根據(jù)視電阻率擬斷面圖以及斷層兩側(cè)的鉆孔資料判斷出斷層以及煤層存在的主要位置。在斷層的下盤15-1上煤的斷點(diǎn)處，斷層兩側(cè)的電阻率差別較大，由此判定F8在這個(gè)斷點(diǎn)處富水性較強(qiáng)，水力聯(lián)系一般;而在16-3上煤的斷點(diǎn)處，斷層兩側(cè)電阻率差別較小，斷層在這個(gè)位置跟水力聯(lián)系密切，且此地層富水性很強(qiáng)。
(2)220區(qū)
小號端面向西北方向220區(qū)3線視電阻率擬斷面(圖4)。從電性剖面觀察，此斷層的反映并不明顯。根據(jù)16-3上煤層底板等高線，在圖中畫出了煤層、斷層的位置。由此可以看出地層的產(chǎn)狀跟電性層位基本上保持一致，沒有很明顯的電阻率的差異，這說明了斷層兩盤的巖性以及富水性質(zhì)不大，斷層兩盤在橫向上富水性很強(qiáng)，水力聯(lián)系較密切。
(3)320區(qū)
小號端指向西南方向的320區(qū)3線視電阻率擬斷面圖，如圖5所示。圖5中看出，在某一個(gè)界面上兩側(cè)的地層典型特征有明顯分別，左側(cè)地層偏平穩(wěn)，右側(cè)有傾角，這表示兩者之間存在斷層。通過對320區(qū)7條測線視電阻率擬定斷面圖分析，判定斷層以及煤層的位置。圖5斷層在這個(gè)角度傾角變得平穩(wěn)，兩盤電性特征明顯，有很好的控制能力。在斷層的下盤16-3的上煤斷點(diǎn)的地方，斷層電阻率變化十分明顯，斷層在此處水力聯(lián)系一般，斷層能夠起到隔水的作用，左側(cè)地層富水性很強(qiáng)。在15-1上煤的斷點(diǎn)處，電阻率變化不大且指數(shù)較低，因此F8斷層富水性強(qiáng)，水力聯(lián)系密切。
四、結(jié)論
文中采用瞬變電磁法對某礦區(qū)的斷層富水性進(jìn)行分析和判斷，可以快速準(zhǔn)確的圈畫出異常富水區(qū)，為巖土工程提供有效的準(zhǔn)確的水文地質(zhì)資料。
參考文獻(xiàn)：
[1]薛國強(qiáng)，李貅，底青云.瞬變電磁法理論與應(yīng)用研究進(jìn)展[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2007，22(4)：1195-1200.
[3]郝勇，王建軍.高密度電法及瞬變電磁法在工程地質(zhì)勘察中的綜合應(yīng)用[J].中國水運(yùn)(下半月)，2012，10:189-190.
【巖土工程中水文地質(zhì)的勘察測量探析】相關(guān)文章：
2.淺談水文地質(zhì)在巖土工程勘察中的應(yīng)用