新技术新方法引进与应用详解Word下载.docx

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12ns，层厚约0.40m）呈现出宽粗、强振幅，且连续可追踪的水平层状，该同相轴推测为浆砌石在雷达图像上的反映。

尤其是第三同相轴有时出现不连续段或缺失或杂乱无章时，即可推定此处浆砌石质量差或与堤身土体分离形成架空等现象；

③新人工填土：

反射层位不连续，起伏变化较大，有时杂乱无章，反映该层填土不均匀，层位不稳定，时有透镜体的形式展现，该层厚度大约为2～4m；

④老人工填土：

反射层位连续且稳定，层内介质变化不大，反映出该层填土较均匀，已形成相对密实的地层，该层厚度大约为1～3m；

⑤自然地层：

即堤基持力层，反射明显，层位稳定，未见层内介质突变或不均匀的现象，反映出自然地层沉积环境较好，密实度相对较大等，此层顶面埋深大约为４～５m。

⑵通过雷达测试成果的地质解释共圈定出73处浆砌石存在不同程度的隐患或质量较差，这些隐患的类型一般为：

①浆砌石厚度较薄；

②浆砌石与下部土体分离形成架空；

③浆砌石胶结不良或松散；

④浆砌石出现裂缝等不良现象。

4.2 

面波探测技术

面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。

面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。

人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。

它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。

面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S波）不同，它是一种地滚波。

弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。

在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。

在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。

综合分析表明R波具有如下特点：

①在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；

②在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；

③由P波初至到R波初至之间的2/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为：

VR=VS·

（0.87+1.12μ）/（1+μ）；

式中：

μ为泊松比；

此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；

④R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；

⑤质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；

⑥R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。

依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度VR，即可了解地下地质构造的有关性质并计算相应地层的动力学特征参数，达到岩土工程勘察之目的。

我们经过几年的实践和初步研究，面波探测技术已成功地应用于水利水电工程以及有关领域的岩土工程勘察中，大致可分为以下方面：

①查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；

②对岩土体的物理力学参数进行原位测试；

③工业与民用建筑的地基基础勘察；

④地下管道及埋藏物的探测；

⑤地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；

⑥软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；

⑦公路、机场跑道质量的无损检测；

⑧江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；

⑨场地土类别划分及滑坡调查等；

⑩断层及其它构造带的测定与追踪等。

4.3 

层析成像技术

层析成像技术通过现场测试取得岩土体某一物性参数的大量信息，经反演处理和计算，可以得到被测区域内岩土体该物性特征参数的分布规律。

该技术具有较高的分辨率，更有助于全面细致地对岩土体进行质量评价，圈定地质异常体等，目前实际应用的层析成像技术主要有：

①地震波层析技术；

②声波层析技术；

③电磁波吸收系数层析技术；

④电磁波波速层析技术。

层析成像技术在工程勘察中有着广泛的应用前景。

如我公司在黄河大柳树水利枢纽坝址应用地震波层析技术通过6对探洞的波速成像分析，所得初步结论为：

⑴该坝址所处区域地质构造背景，规定了坝址区结构面发育规律和结构面特征，从而规定了该坝址区高中低波速值范围。

⑵从波速分布不稳定性可看出，该坝址区寒武系厚层、中厚层、薄层变质长石石英砂岩、千枚状板岩在剖面上或平面上延伸不是很长的。

⑶各层析分析剖面中岩体波速降低的主要因素是：

断层、板岩、层间流动蠕变滑动面及破碎带、拉张裂隙等。

又如在正义峡水利枢纽坝址灌浆试验中，采用地震层析技术评价灌浆质量。

由测试孔间地震波速等值线分布图，结合孔间岩体地质情况，可得以下基本成果：

⑴灌浆前岩体地震波速度自上而下有逐渐增大的趋势，且波速等值线多呈“团块”状分布，反映出岩体结构特征；

测试孔间岩体平均波速为3340m/s，而第一灌浆段（孔深8～12m）岩体波速大都小于3000m/s，平均波速为2930m/s，说明该段岩体破碎，完整性较差。

⑵Ⅰ序灌浆后岩体波速低于3000m/s等值线范围与灌浆前相比缩小，而波速大于3600m/s等值线的范围增大（向上延伸）；

测试孔间岩体平均波速为3410m/s，较灌前提高2.1%；

其中第一灌浆段（孔深8～12m）岩体波速平均值为3070m/s，较灌浆前提高4.8%。

⑶Ⅱ序灌浆后与Ⅰ序灌浆后的岩体波速分布规律基本相似，但波速低于3000m/s等值线范围与灌浆前相比明显缩小，而波速大于3600m/s等值线的范围向上延伸显著；

测试孔间岩体平均波速为3510m/s，较灌浆前提高5.1%。

⑷Ⅲ序灌浆后与灌浆前、Ⅰ序灌浆后、Ⅱ序灌浆后的岩体波速分布规律发生明显变化，波速等值线“团块”状基本消失，波速3600m/s等值线的范围向上延伸至孔口附近；

测试孔间岩体平均波速为3680m/s，较灌前提高10.2%。

其中第一灌浆段（孔深8～12m）岩体波速平均值为3460m/s，较灌浆前提高18.1%。

⑸经分析灌浆前、后不同灌浆序次的地震CT波速统计结果可知：

经Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序灌浆后，各灌浆段平均波速较灌浆前均有提高，且随着灌浆序次的增加，岩体完整程度逐渐增强，尤以Ⅲ序灌浆后的效果最为显著。

4.4 

高密度电阻率法

该法测点密度极高，而且可以获得多种常规装置的视电阻率分布，做出多种组合排列的拟断面图并使电阻率层析技术成为可能，其原理仍为电阻率法的范畴。

在工程勘察和堤防隐患探测中显示出极大的生命力而广泛应用。

如我公司在漳卫新河堤防隐患探测中，应用高密度电法进行测试，实测数据经处理后可获得视电阻率断面灰度图（或等值线图），通过对比分析，掌握堤身、堤基介质的视电阻率变化特征及不同电阻率介质层（体）的分布形态，进而判识堤身内部是否有洞穴或其它不良结构现象（体）的存在。

当堤身土体质量均匀无空洞、裂缝、土体不均一等异常隐患存在时，视电阻率等值线有规律的均匀分布，近水平层状；

当堤身或堤基内有上述类型隐患存在时，则视电阻率等值线将发生变化，表现为成层性差、梯度变化大，出现高阻或低阻闭合圈等异常形态。

经分析后认为该测区视电阻率断面图可分为以下类型：

⑴视电阻率等值线上高下低，层次分明，且水平层状分布，说明堤顶表层粉细砂较干燥密实，视电阻率值一般为200～400Ω·

m，而堤身下部粉细砂或堤基粉细砂较潮湿，视电阻率值一般为30～80Ω·

m，中部视电阻率变化梯度较均一。

此为正常堤身土体的视电阻率断面反映，如左堤13+313～13+009、32+368～32+600、44+640～44+994等，右堤26+840～27+268等桩号段。

该断面特征是此次高密度电法测试剖面的主要类型。

⑵视电阻率等值线上低下高，层次尚分明，基本呈水平层状分布，但表层视电阻率值一般为100～200Ω·

m，此为堤顶较干燥粉细砂的反映，随电极隔离系数的增大视电阻率逐渐升高，至剖面下部视电阻率最高，其值一般为300～500Ω·

m，推测堤身下部或堤基介质由较粗颗粒的砂或砂卵砾石组成，如左堤8+800～9+409等桩号段。

中部视电阻率变化梯度尚均一。

该断面也可认为是正常堤体的视电阻率反映。

⑶视电阻率等值线上下低中间高，层次基本分明，表层视电阻率值一般为200～350Ω·

m，此为堤顶较干燥粉细砂的反映，随电极隔离系数的增大视电阻率先升高后变低，剖面中部视电阻率最高，其范围值400～600Ω·

m，推测为堤身粉细砂较干燥密实或筑堤介质中含有石料等，剖面下部由于接触到堤基潮湿粉细砂而视电阻率变低，如左堤21+184～21+300等桩号段。

⑷视电阻率等值线层次较差，出现局部高阻闭合圈，其视电阻率值高达600～1000Ω·

m，推测此处堤身介质含有大块抛石等高阻不均匀体或洞穴异常，而周围介质多为粉细砂组成，视电阻率值一般为100～300Ω·

m，随电极隔离系数的增大而受到堤基介质影响时视电阻率开始变低，如左堤39+328～39+682等桩号段。

⑸獾洞在视电阻率断面图中表现为相对高阻，其值受周围堤身介质电阻率的影响，有时难以识别（如第④种类型），有时较易判别，如左堤52+750～52+800桩号段，堤身土体的电阻率均一且相对较低，其值为30～80Ω·

m，而獾洞的视电阻率则较高，其值为160～210Ω·

m，它在灰度图中表现非常明显。

5 

发展与展望

⑴跟踪科技前沿，推动技术进步。

科学技术是第一生产力，地球物理勘查市场的激烈竞争，强烈反映着科技水平的竞争。

地球物理勘查的技术性很强，离开了基础科学和新兴技术的有机应用就谈不上发展，所以必须依靠科技进步和新兴技术方法的开发或引进，使其直接服务于生产，为工程勘察提供重要的探测信息，创造出较好的经济效益和社会效益。

以推动工程地球物理勘探工作的发展。

⑵适时进行知识更新，提高技术素质。

随着世界一体化科学技术的发展，我们正面临着市场经济和科技市场的各种挑战，要在技术经济改革开放的新形势下求生存，求发展，最大限度地解放和发展生产力并提高生产水平，关键在于要强化各类技术人员的知识更新，提高新兴理论知识水平和技术水平，加强对各类技术人员专业素质的训练与考核，拓宽生产技术研究的深度与广度，充分发挥人的能动性及技术优势，以适应形势发展的要求，以便有足够的能力与技术标准去承揽和完成国家招标项目的前期工作，发挥优势，走出国门承揽国外工程建设项目。

⑶加强新老物探技术配合和综合应用。

坚持和发展综合物探是水利水电系统五十年来实践经验的总结，只有运用综合物探方法，才能最大限度地发挥物探技术的优点，才能提高解决地质问题的能力，提供可靠的物探成果资料。

⑷继续开展新技术新方法的试验研究，不断为物探注入新的活力，充分发挥物探在工程勘测中的作用。

应结合现有物探仪器设备水平和条件，抓紧抓实建立并开发新方法新技术的拳头项目。

这样不仅有利于技术水平的提高，更有利于适应市场的竞争。

在面对世界新技术革命挑战的同时，要进一步搞好引进、消化、吸收，更重要的是进一步搞好创新，建立具有水电特色的工程物探科学技术体系。

⑸重视和加强物探资料的室内处理、解释和分析工作，研究和提高数据处理方法和技术是物探发展的重要组成部分。

物探资料的室内处理和分析是资料采集后进行地质解译的重要环节，如有时尽管外业原始资料的采集质量很高，但由于解译方法、数学手段及认识水平的限制，不能很好地将物探剖面转化成地质解释，这是非常可惜的。

从五十年的物探技术方法进展情况来看，每一种新方法的出现均与现代的数据处理手段密切相关。

这就要求每位技术人员努力学习计算机知识，借助计算机来提高物探解释的质量和精度。

⑹应加强物探的横向联系，深化物探改革，提高物探技术水平和管理水平，以适应市场经济发展的需要。

竞争是市场发展的最基本要素，而现代科技的竞争，从一定意义上讲就是人才的竞争，所以欲使物探队伍在市场经济中立于不败之地，就应抓紧抓实从业人员技术水平的不断提高，包括基础学科和相关专业的学习和渗透，提高他们的知识才干，精简和优化工程物探队伍，使其结构和布局更加趋向合理，通过工程实践，逐步总结完善以至实现综合性与专业性、技术型与管理型、技术层与劳务层的合理配置，达到培养一批既懂技术又会管理，既会生产又巧于经营的复合型、开拓型人才。

⑺提倡物探技术人员学习相关的专业知识，以便于合理运用和正确选择有效的物探方法和技术，对充分发挥物探技术的效用，缩短工期，节约投资，加快经济建设必将起到积极的推动作用。

总之，物探总队在“入世”和改企建制的初期阶段将面临着新的机遇和挑战。

时代赋予我们每一个人的使命极为重大，应当以优秀的品格、坚韧的毅力、扎实的基础、广博的知识、聪明的才智、深刻的洞察力、崇尚合作的精神和卓越的组织才能去奋勇迎战。

要弘扬“团结、拼搏、求实、创新”的中水北方公司精神，贯彻“以先进的管理理念创建名牌企业，以最佳的产品质量维护诚信环境，以优质的服务水平树立满意形象，以持续的改进措施提升有效体系”的质量方针，不断开拓，积极进取，争取物质和精神文明双丰收。