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水利工程论文强化物探技术工作提高地勘成果质量摘要中水北方公司坐落于天津市区,是由成立于1954年的水利部甲级勘测设计科研单位水利部天津水利水电勘测设计研究院(历史沿革见表1)改制组建的,以水利水电勘测、设计、科研为主,跨地区跨行业多种经营的科技型企业。首批取得国家计量认证合格证书,通过GB/T19001质量体系认证。经国家对外贸易经济合作部批准,具有独立开展对外经济技术合作业务的资格。自1992年以来,连续八年被评为中国勘察设计综合实力百强单位。科技档案管理达到国家一级标准。关键词物探技术地勘成果质量1简介物探总队隶属于中水北方勘测设计研究有限责任公司(简称中水北方公司)勘察院。中水北方公司坐落于天津市区,是由成立于1954年的水利部甲级勘测设计科研单位水利部天津水利水电勘测设计研究院(历史沿革见表1)改制组建的,以水利水电勘测、设计、科研为主,跨地区跨行业多种经营的科技型企业。首批取得国家计量认证合格证书,通过GB/T19001质量体系认证。经国家对外贸易经济合作部批准,具有独立开展对外经济技术合作业务的资格。自1992年以来,连续八年被评为中国勘察设计综合实力百强单位。科技档案管理达到国家一级标准。表1中水北方公司历史沿革概况时间名称地址人数1954.3.8水利部北京勘测设计院北京西长营10001958.31964.8水电部北京勘测设计院北京六铺炕62961964.8.151970.9水电部海河勘测设计院由北京院分出北京六铺炕6081970.101979.2水电部十三局勘测设计院海河院下放成立山东德州5441970.121979.2水电部十一局勘测设计院北京院水科院下放组建河南三门峡5001979.3.5水电部天津勘测设计院十三局院与十一局院组建天津龙潭路17041979.51982.3水利部天津勘测设计院天津龙潭路17041982.41991.10水利电力部天津勘测设计院天津洞庭路18851991.11.101992.9水利部能源部天津勘测设计院18541992.10.11996.9.9水利部能源部天津勘测设计研究院18081996.9.102003.1.6水利部天津水利水电勘测设计研究院123911592003.1.72004.2.19中水北方勘测设计研究有限责任公司11462004.2.20至今1135公司实力雄厚,专业齐全,技术精湛,诚信服务。目前持有水利、电力、建筑、水运、公路、市政、农林等七个行业各类资质证书近20份。先后承担完成国内、外各类工程数百项,并与世界几十个国家和地区进行技术交流和考察,数次代表我国政府对援外工程组织竣工验收工作。1978年以来,累计荣获部级以上科技奖励96项,其中国家级奖励31项,国家级金奖、一等奖9项,多项成果达到国际先进和国际领先水平。目前,中水北方公司所具有的人力资源为在册职工1135人中国工程院院士1人中国工程设计大师3人享受政府特殊津贴专家40人国家级中青年突出贡献专家2人天津市政府授衔专家2人享受教授、研究员同等待遇高级工程师49人高级专业技术人员375人注册咨询工程师投资6人国家一级注册结构师14人国家一级注册建筑师5人造价工程师(含水利)34人水利工程建设监理工程师82人水电监理工程师40人监理工程师(建设部)11人水利工程设备制造监理工程师55人。物探总队系从事工程物探与工程检测的专业单位。除享用中水北方公司所有工程建设与地质勘察等级证书外,还持有工程基桩动测单位资质证书等。拥有先进的技术装备、丰富的工程实践经验,并在生产实践和科学技术研究中,逐步形成了自己的管理体系和技术特色。截至2004年8月底,物探总队在职职工总数22人,专业技术人员占91,其中高级工程师11名,工程师6名,助理工程师3名,技术工人2名。同时部分职工拥有水利水电工程监理工程师证书、项目经理证书等。2物探总队历史概况物探专业伴随着中水北方公司的发展变化而逐渐壮大,其变化历史大概可分为两个阶段即以1980年为发展变化转折点,此前为创建和发展阶段,其后为丰富和壮大阶段。1980年前物探专业作为一个单一的作业组行政归属地勘队管理,从事具体物探工作的专业人员和技术工人不到10人,可开展的物探方法仅限于最常规的电法勘探和电测井或电磁波测井等。此间的物探任务主要是了解坝址区第四系覆盖层厚度,有无古河道或深槽了解坝址区较大的隐伏断层位置及其走向等。1980年后随着改革开放的逐步深入和国民经济的大力发展,物探技术的应用范围也渐渐拓宽,使其深入到水利水电工程建设的各个阶段,成为地质勘查和工程质量检测或评价的重要手段。此时,物探组也从地勘队分离并独立升格为一个从事地球物理勘探技术的专业队(室)。所开展的物探方法由单一方法逐步发展为综合物探方法,物探仪器设备紧随电子计算技术的发展得到及时补充和丰富,至目前为止,物探专业拥有国内外较先进的各类工程物探仪器20余台套。主要有Ramac/GPR地质雷达、StrataViewTMR24数字工程地震仪、DZQ24数字工程地震仪、RSM24FD浮点基桩动测仪、RSJYB静载测试仪、JCQ503C静载测试仪、KONPIT桩基低应变工程检测仪、JCD2钻孔彩色电视、Subsite75R/T地下管线探测仪、CE9201工程质量检测仪、WSD2型数字声波仪、RSM-SY5型智能工程声波仪、WDJD1数字电法仪、FFA1型快速α数字闪烁辐射仪、JGS1A型综合数字测井系统等。可同时开展地震勘探(折射和反射)、电法勘探、综合测井、声波测试等常规物探方法以及弹性波层析CT成像、面波勘探、高密度电法、地质雷达、钻孔流量测井等高新地球物理勘测技术。利用物探技术可解决的地质问题或工程问题主要有①覆盖层探测覆盖层厚度探测、分层古河道或深槽探测基岩风化层探测覆盖层物性参数测定等。②滑坡体探测滑坡体的厚度和分布范围滑坡体的物性参数测定。③构造破碎带探测与工程稳定性有关的断层位置、规模及分布范围测定钻孔中软弱夹层的位置和厚度。④岩溶探测建筑物基础区岩溶洞穴分布和规模探测岩溶溶洞的充填物性质。⑤灾害检测堤坝隐患探测开挖掌子面前的地质灾害预测等。⑥水文地质调查划分第四系地层中的含水层和隔水层,测定其深度和厚度探测基岩裂隙水。⑦水文地质参数测定测定地下水流速、流向、含水层涌水量、渗透系数等。⑧岩土体物理力学参数测定电阻率、电导率纵波速度、横波速度泊松比、动弹性模量、动剪切模量弹性抗力系数完整性系数、风化系数、各项异性系数等。⑨岩土混凝土体质量检测探硐围岩松动圈测试坝基建基面检测边坡开挖范围检测爆破影响范围检测固结灌浆及帷幕灌浆质量检测混凝土构件质量检测高速公路机场跑道质量检测。⑩地基勘察地基土分层、地基卓越周期测试、地基土液化判别、地震小区划分、复合地基承载力测试。还可进行基桩检测桩身强度评价、桩身完整性检测、基桩承载力测试。地下管线探测探测各种管道、电缆的埋深及分布情况。物探测试参数见表2。表2中水北方公司物探检测参数一览表方法类别地震类直流电法类电磁类检测类放射类综合测井测试参数纵波速度横波速度面波速度动泊松比动弹模量波周期波振幅卓越周期沙土液化参数地震小区划参数等。电阻率电导率极化率一次电位二次电位电位差半衰时电流值等。电磁波速度电磁波走时等。回弹值抗压强度砼强度砼内部钢筋分布沙浆强度基桩(或砼)缺陷基桩或地基承载力地下管线定位及埋深等。自然伽玛氡气强度α射线强度以及对工程和生活环境影响的放射性强度。流量流速流向井径井温井斜波速电测井钻孔电视录像等。3近年完成的物探成果地球物理勘探专业是中水北方公司地质勘查的重要手段之一,通过对工程对象的全面测试可以取得较为完整的数据资料,再经综合分析和深入研究,可对工程建筑物的地质环境或工程质量做出科学评价,为工程规划、设计、施工和安全运行提供科学依据。近年来,配合中水北方公司地质勘查、水能规划、设计、施工等专业,先后完成了黄河万家寨水利枢纽、黄河大柳树水利枢纽、石漫滩水库、黄河沙坡头水利枢纽、马来西亚里瓦古水电站、黑河正义峡水利枢纽、北京永定河堤防、永定新河堤防、云南李仙江戈兰滩水电站等十几座大型水利水电工程的规划、可行性研究、初步设计、施工详图阶段的物探勘查和建基质量物探测试工作。与此同时,还完成了南水北调中线天津干渠、南水北调东线、新疆艾比湖生态保护、引滦入津州河暗埋段改线、万家寨引黄入晋工程等大型跨流域调水工程的地球物理勘探工作。在涉外项目中,完成了马来西亚里瓦古水电站、刚果英布鲁水电站、佛得角圣地亚哥岛泡衣崂水库、毛里塔尼亚阿塔尔水库、巴基斯坦高摩赞水电站等工程的地球物理勘探和工程监理工作。随着改革开放的不断深入,积极拓宽物探技术服务市场,逐渐开展岩土工程测试,已完成了数百个工民建项目的基础质量测试和建筑物结构质量评价等技术工作。通过科学实践,丰富了经验,锻炼了队伍,为适应社会主义市场经济的发展奠定了坚实基础。上述工程项目的勘查和测试中,由于物探工作的投入及其高质量的物探成果,使得地质勘查质量得到了很大提高和加强,如①黄河大柳树水利枢纽工程综合物探报告荣获水利部1996年度科技进步三等奖②石漫滩水库工程勘察获水利部2000年度优秀工程勘察铜质奖③黄河万家寨水利枢纽工程勘察获水利部2004年度优秀工程勘察金质奖④海河流域平原区堤防工程堤身土体质量及堤基工程地质研究获天津市2003年度优秀工程咨询一等奖(全国优秀工程咨询成果三等奖)。与此同时,获得院级和委级优秀勘查或优秀咨询项目多项。参加修订和编写水利部行业标准水利水电工程物探规程与堤防隐患物理探测规程等。4新技术新方法引进与应用4.1地质雷达技术地质雷达与探空雷达相似,利用高频电磁波主频为数十数百乃至数千兆赫以宽频带短脉冲的形式,由地面通过发射天线T向地下发射,当它遇到地下地质体或介质分界面时发生反射,并返回地面,被放置在地表的接收天线R接收,并由主机记录下来,形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时,其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此,根据接收到的电磁波特征,既波的旅行时间亦称双程走时、幅度、频率和波形等,通过雷达图像的处理和分析,可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。地质雷达作为近十余年来发展起来的地球物理高新技术方法,以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图象显示等优点,已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、水文地质调查、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查、文物及考古探测等众多领域,取得了显著的探测效果和社会经济效益,并在工程实践中不断完善和提高。我公司引进地质雷达后,结合水利水电工程特点,先后在海河流域平原区进行了约400km长的堤防工程质量检测和数十项岩土工程勘察测试工作,取得了良好的应用效果和经济效益。如在永定河堤防质量探测中通过雷达探测并经反射层拾取和时间剖面的解释,取得以下结论⑴根据雷达图像分析认为,对应剖面由浅至深为①第一同相轴4ns为雷达波初始信号②第二同相轴和第三同相轴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2~4m④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1~3m⑤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。
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