（自然地理学专业论文）地震折射法在水电项目中的应用.pdf

地震折射法在水电项目中的应用 地震折射法在水电项目中的应用 自然地理学专业硕士研究生：孙果梅( $ 2 0 0 3 6 2 7 ) 指导教师：况明生教授 摘要 地震折射波法是地球物理勘探方法中运用最早、运用最广的方法之一，它是以人工地面激发的 地震波在近地面介质中传播时发生的折射，根据折射波到达检波器的时问，分析获得地下介质的空 间分布特征的一种地球物理方法。地震波在地f 传播中，当地层岩石的弹性参数发生变化，从而引 起地震波场发生变化，通过人工接收变化后的地震波，经数据处理，解释后即可反演出地下地质结 构及岩性，达到地质勘探的目的。 浅层地震折射波法主要是解决工程地质、环境和水文地质等问题，常用来探测近地表不同性质 的地质厚度、寻找隐伏断层、确定基岩起伏、测量潜水面深度、判别裂隙发育以及评价岩体质量和 分类等的工程地质问题，因此在实际应用中往往称之为工程地震折射勘探。它与深层地震折射的去 别在于应用上的不同，深层主要偏向于石油勘探。同时，用折射波法还可以用于解决地震勘探静校 正的一些参数问题。 本文根据地震波传播的基本理论，首先详细论述了地震波的基本原理、地震折射波的必要条件、 然后根据波的特点，论述了工程地震折射勘探中应用最为广泛的，也是较为成熟的方法折射波法的 形成和传播、地震折射勘探的野外工作方法以及地震勘探折射的资料整理及解释。并结合自己实习 的工作成果，对一些应用实例进行了讨论。如今我国水电项目进入地质条件越来越复杂的西南部山 区，不同复杂的地质条件层出不穷，在覆盖层厚度上逐渐接近或者超过l o o m 、下伏基岩面的起伏角 度越来越无常，而隐性的断层和岩性交接面情况越来越多。该方法作为面积性( 网格测网) 、连续 性( 测线) 的勘探手段在实际水电项目应用中解决了许多地质及工程问题，如：查明覆盖层、风化 层厚度，查明滑坡体、泥石流范同等，为坝址、厂址、引水隧洞线、库区等部位的建筑1 程场地的 选址提供了必要的参考资料，取得了较好的效果。( 冈本文主要论述的都是浅层地震，方便起见， 正文内大多以地震折射勘探来代替浅层地震折射勘探方法) 关键词：地震勘探 折射波覆盖层构造破碎带滑坡体应用 地震折射法在水电项目中的应用 t h ea p p l i c a t i o no fs e i s m i cr e f r a c t i o n i nw a t e l 0 e l e c t r i c i t yi t e m m a j o r ：p h y s i c a lg e o g r a p h y s p e c i a l i t y ：p h y s i o n g n o m ya n de n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o ns y s t e m a d v i s o r ：p r o k u a n gm i n g s h e n g a u t h o r ：s u ng u o m e i ( s 2 0 0 3 6 2 7 ) a b s t r a c t t h es e i s m i cr e f r a c t i o nm e t h o di so n eo ft h ee a r l j s ta n dm a i nm e t h o d so fe x p l o r a t i o ni ne a r t h p h y s i e s i ti s ae a r t h p h y s i c sm e t h o dt h a t c a l la c q u i r et h ec h a r a c t e r i s t i co ft h e u n d e r g r o u n d d i s s e m i n a t i o n a c c o r d i n gt ot h er e c o r do ft h et i m et h a tr e f r a c t i o nw a v ea r r i v e dt h ed e t e c t o r w h e nt h e p e o p l e s t i r su pt h es e i s m i ca tt h ev i c i n i t yd i s t r i c t w h e nt h e s e i s m i ci sp r o p a g a t eu n d e r g r o u n d t h e l o c a ll a y e ro c c u r r e n c e ，i tc a nc a u s ea ns e i s m i c v a r i e t y a c c o r d i n g t ot h er e c e i v e d c h a n g e d s e i s m i c ，a f t e rd a t eh a n d l ea n de x p l a i n i tc a na n t i - p e r f o r mt h eu n d e r g r o u n dg e o l o g ys t r u c t u r ea n dr o c k s c h a r a c t e r s a t t a i nt h ep u r p o s et h a to f g e o l o g ye x p l o r e t h es h a l l o ws e i s m i cr e f r a c t i o nm e t h o di st h em a i nm e t h o d so f e x p l o r a t i o n f o r e n g i n e e r i n g ，h y d r o g e o l o g i e a la n de n v i r o n m e n tg e o l o g y i tu s e dt oe x p l o r et h ed e p t ho ft h eg r o u n d ，l o o k f o rt h ef a u l tz o n e ，m e a s u r et h ed e p t ho f t h eu n d e r g r o u n dw a t e r ，t h ed i s c r e t i o ng r o w t ha n de v a l u a t i o nt h e q u a l i t i t ya n dc a t e g o r i z et h ee n g i n e e r i n gg e o l o g yp r o b l e me t c i tu s u a l l yc a l l e da st h ee n g j n e e r i n g s e i s m i cr e f r a c te x p l o r ei na c t u a l l ya p p l i c a t i o n t h es h a l l o ws e i s m i cr e f r a c t i o nm e t h o dd i f f e r e n tf r o mt h e d e p t hs e i s m i cr e f r a c t i o ni na p p l i c a t i o nt h ed e p t hu s u a l l ym a i n l yt o w a r dt h ep e t r o l e u me x p l o r e a tt h e s a m et i m e ，t h es h a l l o ws e i s m i cr e f i - a c t i o nm e t h o da l s oc a nr e s o l v es o m ep a r a m e t e rp r o b l e mi ns e i s m i c e x p l o r e f i r s t ，t h i sp a p e rh a sd i s c u s s e dt h ep r o a g a t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so fe v e r ys e i s m i cw a v ei nd e t a i l a c c o r d i n gt ot h eb a s i ct h e o r yo ft h es e i s m i cw a v ep r o p a g a t i o n a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e s e i s m i cw a v e i th a sd i s c u s s e dt h ea p p l i e dp r e m i s e ，t h ea p p l i e dr a n g ea n dt h ef i e l dw o r k i n gm e t h o d s u c ha s ：f m do u tt h eo v e r l a y e r ，d e p t ho ft h ew e a t h e r i n g ，s l i d e ，t h es c o p eo ft h em u d s l i d ea n dh a v e p r o v i d e dn e c e s s a r yr e f r e r e n c em a t e r i a lf o rd a m ，f a c t o r y ，t h el i n eo ft h ew a t e rh o l e ，a n dt h ec h o i c eo f c o n s t r u c t i o ns i t e s a n dh a v ea c b i e v e db e t f e rr e s u l t s n b e c a o s et h i st e x tw em o s t l yu s et h es e i s m i c r e f r a c t i o ne x p l o r a t i o nr e p l a c et h es h a l l o ws e i s m i cr e f r a c t i o n ) k e y w o r d s ：s e i s m i ce x p l o r a t i o n ，r e f r a c t e dw a v e ，c o v e r ，f a u l tz o n e ，l a n d s l i d e ，a p p l i c a t i o n 独创性声明 y - 9 0 1 7 1 学位论文题豳：垫塞盘整洼奎壅垫蘧星生煎廑压 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取褥的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的阏志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者：苟燃 签字日期： 劢口6 年中月砷日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和偻阅。本人授权匪南大学硬究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：劭朔b 硬” 签字日期：7 卯6 年夸月冲器 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话：! 邮编： 地震攒射法在承龟项目孛靛痰髑 1 引吾 折射波法怒工程地震勘探中应用最为广泛的，也是较为成熟的方法之。地层中 当下层介质的遴发大于上层介质对，叛躲界角入射的遣震波在沿下层介质的器蘑滑毒亍 的同时在上瑟奔壤中产生舞羹圣波h3 。浅罄她震辑射法秘搽是应蘑遥球蘩褒攀孛选震 勘探方法中的一个分支，其所能探测的深度一般不能越过1 0 0 m ，主要检测在此深度 中的各类地质条件以及地层破裂带的调查，同时还广泛_ 陂用于土建工程质燃检测中。 因其主要应用予工程上，于是，为了区别深层地震折射法勘探( 主要用于石油及一些 矿藏勤搽) ，我爨逶鬻搀浅层遗震攒瓣法骜攘豫受王羧竣震整探。夔萋我陵建浸事韭 的不断发展，新必的工业城市，港翻城市，经济开发露镣不断发展，诸如街腰建筑， 大型厂房，地1 下铁路，高速公路，桥梁，隧道，水坝，电站等种类繁多的新型高标准 工程建设项目曰髓增多。这不仅对锯种工程基础的地质祭件提出了更高的聚求，并且 也要求爱较少豹入力帮投资，快速可纛靛完或工程勘察臻务。因此作为工稔勘察的地 球物理方法褥飘了广泛的应建，龙冀楚工程建震动搽蠢有菲常重要豹港使，器静逸震 学方法取得了令人瞩目的成效并得到了推广使用。尤基照随着我国西部大开发的不断 发展，特别是两部水电项e t 的不断开发，水电项目进入地质条件越来越复杂的阶段， 不同的复杂的地旗条件层出不穷，遮藏要求我们在各个勘测技术上不断的鼹新和改 进。蔑层建震辑麓法勤搽终为瑟菝魏( 瓣毒蓦测霜) 、逶绥穗( 测线) 戆劫搽手段，在 坝址、厂址、弓l 水隧洞线等部位的城震折射法勘探工佟尤为重要。通过地震圣斤射法勘 探的面积性勘探，可以为钻孔布置与地质调查提供指导，做到有的放矢，最大限度地 节约钻孔数量，节约勘探经费。同时，地震折射法勘探可以快速地提供区域饿的资料， 为褒蛙、厂蛙逡铎提供重要蔹据。 水电前期备除段的任务主要楚遮择合适的袈蛙、调焱痒区逢质条件等，程工程探 测中即为查明释个区域的覆盖层厚度、风化层厚度，了解下伏基岩纵波速媵以及低速 带的分布范围。因为水电项目中上裰层的深度一般不超过l o o m ，因此地震折射法勘 探广泛应用于器炎地矮条件以及调焱媳质灾害。本文主袋就是阐述地震折射法勘探在 零电矮嚣孛蘩潮瓣应霸。 1 1 浅层折射法的发展历史瞳1 浅层折射法勘探是地球物理勘探中应用于民用工稷较早，发展较为成熟的种勘 地震攒射法在水电项目中靛斑j ；l 】 探方法，鼠2 0 畿纪初3 0 年代，藏开始把埔于石油藐探的的拚射法勘探方法应遮于民用 工程中，虽然所探测的深度从深层换到了浅层，而且所漾用的仪器与方法都魑原由石 油勘探中所应用的( 包括纵测线观测系统和截距时间滋以及传统互换法和延迟时间 法) ，但是随豢工程建设项目的大爨兴起，折射法勘探方法开始在水电、建等工程 逢质中褥蘩广大豹瘦蠲与发震。驮5 0 年代开始，魏顼羧零开始茯逮发展，在王程魏察 中，地震勘探以折射波法为主，研究开发了多种数据聚祭技术和解释方法，研制了单 道和多道工程地矮仪，其中很多数据采集及资料解释的方法，至今还在应用。 浅层折射法勘探技术的发展与地震仪器的不断完蒋釉发展紧密相关，改进的观测 迸疫彝分蒺搴，较蠖嚣较嚣，工终效率豹搀裹，残本熬酶甄，大夫热抉了浚鼷辑瓣法 勘探技术的在飚用工程中的应用。2 0 瞧纪3 0 一5 0 年代中粥，使用的是计数黧荦道或多 道地震仪。它是测量锤击点到检波器之间的地震波传播时间。用数字的计时单位值给 出观测值，从而获得波速的。一般用人工锤击作为震源，必要时也可以使用少量的炸 药作为震源。这秘诗数型浅层地震仪只藐矮于初至波溺爨，在求速度断嚣或游戏测点 多的时候，由予凳产效率低，繇菇测整精度不是镶高。 2 0 世纪5 0 年代中期n 7 0 年代初，随着电子技术和感光材料的不断进步，研发了各 种波形表示型多道地震仪。这种地鼹仪是以光点聚焦方斌将地震记录在电敏( 或照相 纸、感光纸、热敏纸) 上的。这类地震仪的波形显示方戏除了具有直观显示、能进行 耪至踱记录终，葵波影显示零隽蠢戆撬貘一些建震波熬凌力学将簦：翔菝錾、猿率等。 波形表示型仪器动态范围很小、频带窄、信噪比低、无法重复处理和加工鳃泶；资科 解释方法是在示波图上读取波的初黧时间，手工作图进行资料解释，效率较低，其精 度取决于资料质凝和解释人员的水平。 8 0 年代夔豢髂号增强墼数字记窳工程遗震坟豹润鼗秘诗算撬技拳静普及，邋一步 促进了辑瓣滚法昭发震。信号增强，撵商了抗于抗熊力，特瓣是计算祝匏产生帮迅猛 发展后，所采黛的数据一般都记录谯磁带上，通过计算机进行处理，这便使那些手工 解释难度很大的折射波方法很容易炭现计算机自动成像。而近年来，内置控制级微机， 超大规模集成嘏路设计，具有采集与处理一体化功能的黼精度综合工程地震仪，不断 更瑟换我，其馁怒越来蘧强，羲痊麓涞越毫，交魏为浅鼷熄震辑袈法魏搽痰翅菝零夔 发展奠定了良好的基础。 我国国内魁从1 9 5 7 年开始将浅屡地震勘探应用于工程上，开始主要是应用于测定 岩土介质的弹性。真正用于民用工瑕地质勘探，是从7 0 年代中期才逐步开始，8 0 年代 2 地震折射法在水电项目中的应用 大规模发展的。目前，我国己有多家生产单位和研究单位从事工程地震折射法勘探， 并能生产一些采用多功能微机控制系统和采集与处理系统的高精度工程地震仪器和 设备。不过尽管国内的浅层折射法勘探技术起步较晚，但发展迅猛，无论在工程勘探 还是水文、环境地质勘测中都发挥着很大的作用【3 。j 。 1 2 地震折射法勘探的技术方法 地震折射法勘探是一种研究人工震源( 如机械敲击、可控震源、爆炸等) 所激发 产生的地震波在地下岩层、土壤或其他介质中传播来解决工程地质问题的方法。其基 本原理是当人工震源所激发的地震波在介质中传播时，由于不同的岩层具有不同的弹 性特征( 如速度、密度等) ，当地震波通过这些岩层的分界面时，将产生反射波或折 射波，并且有纵波、横波、面波等之分，这些不同类型的波具有不同的传播速度、路 径、频率和强度。用仪器记录出各种波的传播时间和波形特征的变化规律，分析解释 地震记录，可以对推断出有关岩石性质，结构和几何位置等参数，从而达到勘探的目 的【8 】o 地震折射波法是工程地震勘探中应用最为广泛的，也是较为成熟的方法之一。当 下层介质的速度大于上层介质时，以临界角入射的地震波沿下层介质的界面滑行，同 时在上层介质中就会产生折射波。根据折射波资料可以可靠地确定基岩上覆盖层的厚 度和速度，根据每层速度值判断地层岩性、压实程度、含水情况和地下潜水界面等等； 用折射波法还可以获得基岩面深度，这个深度是指新鲜基岩界面的埋深。当基岩上部 风化裂隙发育或风化层较厚时，新鲜基岩面给出了硬质稳定的地下岩层；利用折射波 法还可以准确地勾画出低速带，指示出断层、破碎带、岩性接触带等。 1 3 选题的理由 科研与生产应用是不断提高地震折射法勘探水平的重要途径。近年来，地震折射 法勘探技术水平不断提高，在工程上的应用范围不断扩大，特别是在水电事业的前期 勘探应用上，应用效果日益显著，优势越趋明显。但随着水电项目的高速发展，地质 条件的同益复杂，对地震折射法勘探法的要求进度也随之提高，因此相应的科研课题 也就应运而生。 水电站前期各阶段均布置地震折射法勘探工作，地震折射法勘探作为面积性( 网 格测网) 、连续性( 测线) 的勘探手段，在坝址、厂址、引水隧洞线、库区等部位的 地震折射法在水电项目中的应用 地震折射法勘探工作尤为重要。通过地震折射法勘探的面积性勘探，可以为钻孔布置 与地质调查提供指导，做到有的放失，最大限度地节约钻孔数量，节约勘探经费。同 时，地震折射法勘探可以快速地提供区域性的资料，为坝址、厂址选择提供重要依据， 本课题就是在原有方法的基础上对如何改进技术，促进地震折射法勘探技术水平的提 高，以求在水电前期勘探项目中的作用日益突出。 2 赛格水电站概况 2 1 库区概况 赛格水电站为怒江中下游河段水电开发十三个梯级水电站中的第卜一级，上游接 石头寨水电站，下游邻岩桑树水电站。坝址位于怒江下游云南省保山市潞江乡芒市寨 上游1 5 k i n - 3 7 k m 处，距保山市约8 0 k i n ，右岸为$ 2 3 0 省道通过，交通方便。地理位置 见图2 1 所示。 赛格水电站以发电为主，兼顾灌溉、水土保持、航运、水产养殖和旅游等综合效 益。电站拦河坝初拟混凝土重力坝，发电厂房采用坝后式厂房。正常蓄水位7 3 2 o m ， 最大坝高8 5 o m ，水库迪水长约4 0 k m ，总库容3 9 3 亿m 3 ，装机li o o m w 。 赛格水电站水库位于怒江下游干流上，属喀斯特高中山峡谷地貌。河道总体呈近 南北流向，并有多处呈s 型的弯曲河段，库区长约4 0 o k m ，回水至芒宽上游3 o k m 附 近，枯水期河水面宽一般为5 0 0 - - , 2 0 0 o m ，最宽处达2 6 0 m 。河床纵向平均坡降约1 4 9 。 河道转弯处冲洪积物堆积形成阶地，发育有i i 级阶地。两岸山体雄厚，山坡坡顶 高程均在1 0 0 0 - , - 2 0 0 0 m ，最高峰右岸高黎贡山主峰高程为3 7 8 0 9 m 。 库区两岸冲沟较发育，走向近垂直怒江流向，沟内枯水期多干枯无水，其中延伸 长、常年有流水的冲沟有1 4 条。左岸有老窝河、勐来河、水长河、罗明坝河，右岸有 拉伦河、芒宽河、吾来河、敢顶河、空广河、鱼洞河、寸家河、芒合河、热水河、从 干河等，地下水出露点均在高程1 0 0 0 o m 以上。 从高黎贡山东面汇集的数条水系流入怒江，形成大冲沟，在沟口与怒江交汇处则 形成洪积扇，规模大小不一，规模较大的分布于如芒宽盆地的洪积扇；规模小的如从 干、岗党、敢顶等。左岸形成的洪积扇少，且规模相对较小。 库区地层分布与构造线方向基本一致，呈近南北走向，以断层接触和不整合接触 居多。第四系松散堆积层主要分布于大冲沟沟口、怒江两岸山坡、阶地及漫滩部位。 4 地震折射法在水电项目中的应用 2 - 1 怒江蚕格水电站地理位置图 f i 9 2 1t h es i t u a t i o no f n u j i a n gs a i g ew a t e r - c l e c t r i c i t y 水库区构造主要受怒江断裂带控制，走向以近s n 向和n n w 向为主，走向n w 向次之。 走向近s n n n w 向断层一般规模大、延伸长，多于水库两岸近平行怒江分布。右岸为怒 江断裂带，分布有怒江断裂f 。( 东支) 、f ，。( 西支) 和从岗一坝湾断裂( f ：) ，怒 江断裂东支f 一。距枢纽区最近距离约2 5 3 0 k m ，从岗一坝湾断裂( f ：) 距枢纽区最近 距离约1 o k m 。此# i - f ：。、f f 2 2 s 等n n w 向断层通过上坝址。 左岸分布有柳湾断裂带，断裂以近s n 向走向为主，主要有哨子塘断层( f 2 。，) 、 岩头社断层( 民。) 、芒格断层( f 2 2 ) 、烫锡断层( f 2 3 0 ) 、松坡断层( ) 、罗明坝 核桃坪断层( f ：。：) 。其中( f 2 2 ) 、( f 2 3 。) 在水库中部横穿怒江分布于左右两岸。 地震辑射洼在水电项蟊孛豹艨爝 走向n 轷商断层箕规模、宽度、长度等均魄邋s n “n n w 向断层小，德均错移s n 、n n w 向断层。测区范围内分布有下熙槽断层( f 2 。) 、褥水田断层( f 2 。) 、勋林断层( f ：。) 、 石木河断裂( f 。) 、f 。、f 。、f 。：；等，其中石术河断层于上、下坝址间穿过怒江，错 移r 。，并将f 。、舛、f 2 。等叛屡限制于上游段。 淳嚣穗下东可分蔻碳酸慧表喀簸祷零、基者襞溶承帮孔豫东。簿嚣鑫露采拳熹共 6 个，其中2 个上升泉在断层带( f 。、f 。) 或断层交汇部位以温泉的形筑出露，f 弛：泉水 ( 从干上游右岸热水河，分布高程7 6 0 m ) 温度3 7 、流量5 3 6 1 l s ，f 2 2 1 泉水在怒江 边( 上坝蚍友岸下游) 沿节理馘呈线状或珍珠串状分布，温度6 0 。c ，流餐0 7 9 l s 。4 令下降聚分每在左n c ；p 嚣t 。h 蠢层与蘩基接黢聱藏逛霆，滚量0 。2 3 2 4 8 6 l s 。寒拳遗 露点除f 。，断层点温泉及下坝撼区上坝线左岸瞎斯特泉在怒江水位酣j 琏蹬露外，其余 均分布于离程8 0 0 0 m 以上。 2 2 水库区工程地质条件 1 ) 永藤渗潺 库隧两岸山脊走向近s n 平行怒江延伸方向，藏岸山脊高程1 5 0 0 0 2 5 0 0 o m ，右岸 山脊高程1 5 0 0 0 - 3 0 0 0 0 m ，两岸山体宽厚。东侧邻谷为澜沧江，相成河铸谷底高程约 11 0 0 1 2 0 0m ，高于水库正常嚣水位高程7 3 2 m ，躐侧邻谷为龙川江，河豁谷底高程约 t 5 0 0 1 6 0 0 m ，芬裹予承痒_ 蒌攀褡求爱毫程，显灏耀建涣出薅雄霉，蠢匿 莩鹣j 霹溶 岩辆水瑟分隔，水库属深韬狻长河道，两岸分水龄离程( 1 0 0 0 o m 以上) 远高于赛格水 电站水库嚣水位。水库无向邻铸永久渗漏问题。 水库镶水后与库水直接联系的可溶岩有c i p 、t 2 h 、j 2 l 地层，岩层志向近平行怒江 流囱，望漆j 方向延 枣，j 2 l 地鼷仅分布在库尾溺段，在敢项戳北与瘁求耀接，向上游 延 枣遗豢尖，显势疆有菲胃溶瓷封瘸；c ，p n 罄纹分布在痒区左牟至瘁嚣中段芒仓戳 南河段与库水相接，地层向下游往高高程延伸分布，外围有非可溶岩地层包围，延伸 至下游上、下坝址之间左岸水长河与库水相接，假横向有j 2 m 玄武岩和砂岩相截，为 此库区分稚的j 2 1 、c i p 可溶岩不存在向库外渗漏问题。 t 2 h 爨器毒、壹云霞灰岩戆蔟经上、下竣餐之瓣溺瘴沿主矮整袤露岛下游延垂錾， 至埂址下游2 4 k m 道街坝南髯次在怒江弯道处相接。 下坝埘= 下坝线坝前区t 2 h 的白云岩岩层产状n 3 0 - 5 0 。wn e z 4 0 6 0 。逆倾山内， 河道在坝下游向左岸拐弯，岩屡面与左岸拐弯河道【h 体斜切，坝址区勘探表明白云岩 6 地震攒射涟在水电项目孛的应爝 喀颠特现象不缴肖，不存在潘喀藤褥通道向下游渗漏问题，渗漏主要取决裂辍发育程 度及岩体渗透系数。z k 3 7 号钻孔位于左岸坝前山坡上，孔口高程9 0 7 1 5 m ，地下水位 6 8 6 2 5 m ，低予厩常蓄水位7 3 2 m ，但在正常蓄水位7 3 2 m 高程6 7 1 9 7 m 岩层透水率 q = 1 2 2 2 8 5 l u ，麓程6 7 1 ，9 m 以下卷艨逑永率q v p l 情况下，随着入射角ap 的增大，透射角7p = 9 0 。投射波沿界面滑行，把这 静浍界瑶滑行的波栋为滑行波。潺孝子波沿彝面传播的滚发是下层分质的逮发2 。把 渡天鸯季至秀露主产生涛行滚酶入射角稔为裕赛囊毛，鸯袋祭尔定律： s i ni p ，v p l = s i n 9 0 。v p 2 即 i p = a r c s i n ( v p l v p 2 1 因波前与射线相垂直，所以滑行波的波前垂直于界掰并沿界面向前传播。根据惠 雯袈原理，潺 亍波获经过豹饪舞一点繇霹疆看成是该瓣刻产生予渡豹蠢豹点震源，嚣 界面两侧的康点之间存在弹性联系，滑行波的振动螫然会在介质w ，萃申产耋| 三灏波，并 传播到地面，这种波在地震勘探中称为折射波。 在图3 1 中溅射波从a 点沿界面向前滑行，它所经过的每一点都可以作为个新的 夸 一些墨塑塾鎏生查皇堡! 塑些里 点震源，并向w 1 介质发出半球面子波。假设滑行波自a 点以波速v d 2 向前传播，经t 时间之后波前到达b 点，波前传播的距离a b = v p 2 * a t 。同时从a 点向w l 介质发出子波， 子波的波前面是以a 点为圆心、以a c = v p l t 为半径的半球面。从b 点作a 点发出子波 波前面的圆弧的切线b c ，它就是该时刻折射波的波前面。因波前面与射线相垂直， 所以a c 就是自a 点发出的折射波射线。根据波射线a c 和b c 的几何关系，可知折射波 的出射角为i p 。当p 2 v p l，在临界角处透射波的能量大部分转为折射波，在临界角以 后就观测不到透射波了。 么射渡射线 。 y 帆燃赭 啊 峨 “卜啪跚叫 洲丁戳 懈 t 鹕蜉 。驴即 z 图3 - 1 折射波的形成 f j g3 - it h ef o r mo f r e f l a c t e dw a ” 无论在界面上的任何位置，折射波的射线以临界角站由界面射出，因此当界面为 平面和波速为常数时，在射线平面内折射波的射线彼此平行。因波的射线与波前相互 垂直，所以折射波的波前为一系列彼此平行的直线，只有当介质的波速比发生了变化 之后，临界角i p 的数值才有所变化，折射波由界面射出的方向也随之改变。在三维空 间，折射波的波前是圆锥台的侧面。 3 2 折射波的盲区 折射波存在一定的范围，一般不能在震源附近观测到折射波。把这种观测不到折 射波的地段称为折射波的盲区。在时距曲线上的显示就是直达波所走的路线，即直达 波所产生路线总的长度。 3 3 形成折射波的条件 形成折射波的条件是地震波在介质中传播时，下层介质的传播速度大于上层介质 的传播速度，即v 2 v l ，在多层大地上，在各界面上产生折射波的条件是 v n v n 1 v 2 v 1 。即下伏基岩的密实度大于上覆层的密实度。 地震折射法在水电瑶曩中的应翔 4 折射法在水电工程中的应用 在折射波野外工作中，必须对所需要探测的工区的地质、地形、地震地质条件及 速度参数等情况进彳亍了解。根据工佟强的及场地情况及捆成的地质条件，首先选取合 瑾兹实验方案。霉麸试验结果取褥逑含工区其薅条释豹袋经方法，蓟激发麓爨翡选取， 接收条件的判定，观测系统的合理选取，合适的检波鼹选择，测线长度的定傲等。 4 1 覆盖层探测 水电站坝城嚣髑边的覆盖层厚度对坝址的确定有极其重要的影响。确定基岩面埋 滚帮确定覆蓑菇浮菠足乎是每一个壤游选袈叠须夔懿深步骤。瑟蘧震辑袈滚翰绦是搽 测覆盖层厚度的主要物探手段，因为在地表附近的岩、土层，由于长期受副风吹、日 晒、雨淋等风化作用，变的比较疏松，而形成上下层地震波的传播速度的麓髀，因此 满足地震折射波法勘探的条件。通过探测覆盖层与下伏撼岩的波速差异来确定覆盖层 弱_ 摹疫，因忿，戆震辑麓法搽测豹怒波速差异赛覆。囱予致密覆盖层豹波速与全、强 风优岩体盼液遮糖近，因藏物探意义上的覆盖层可能包含了部分全风位甚至溅疑亿基 岩。在物探成果中往往以上覆层和下伏层称呼，一般情况下难以从中分辨出覆盖层界 面，只有根据下伏层的波速值来分析该波速界面下伏地朦的性质。为了真实了解的地 震辑射法勘探效慕，对怒江赛格项疆的地震折射法勘探与锚探成果进行对比( 先秘探 螽链探) 4 1 1 选定的区域 上坝线： 左岸岸坡以崩坡积层为主( 上都以碎石土为主，下部为大块石秀主) ，琢度般 隽9 5 - - - 2 3 0 m ，襞蒸下游厚这3 8 - 4 6 6 m ，上部较松散，下辩较密实。右津离弦7 1 0 m 鞋 下至公路以上为坡洪积层( 上部为祸红色粉质粘土夹碎石，下部为碎石土，底部局部 见少量卵砾石) ，厚度一般为6 4 0 1 8 5 0 m ，以残坡积层为主，高程7 3 2 m 以上覆盖层厚 度一般为0 。5 1 0 m 。 埂墓嚣孝黎蠢辫为三叠系孛绞溪湾餐组拉j 鹫豹自云矮获碧、自云老，鑫云岩主要 分布于右岸及友簿下游区，白云糜获岩主要分布于左露，爱岩性及构造影喻，两岸岩 石风化深度变化较大。上坝线坝基辫石为白云岩及白云质灰岩，虽然钻孔表明其岩石 r q d 质量指标较麓，弱风化( 上) 辫体纵波速最大值为2 5 0 0 m s ，不宜作为坝基基础； 地震辑辩法拄承电项目串的应翻 但驮平硐及露头搦露的岩体性状，弱风化( 下) 及微风优基岩岩质坚硬，德和抗压强 度为5 0 8 0 m p a 左右，岩体呈镶嵌碎裂结构，但波速最大值达4 7 0 0 r n s ，其熬体强度较 高，建议承载力5 8 m p a ，可以作为混凝土重力坝之坝錾。 据坝高及域黧，混凝土重力埂岸坡坝基可剩爰弱域化舞中、上部雩# 为大壤建基面， 游床段琰基霉瑙掰弱藏证中、下部袭体作为丈凌建基蘸。为了大范围懿搽溅国弱分凭 基岩面的深度，柱原有钻孔的条件下大面积布置地震折射测线。咀保证在开工前有目 的的计算出所需疆开挖的覆盖层厚度。( 这次实习因为上坝工作量已经结束，因此在 本文中不在涉及。) f 凌线： 左岸阶地( 上部为粉质秸夹稚，碎石夹粉质稻土，下部为砂卵砾石爽漂蔷层) 厚度一般为5 3 5 m ，最厚达4 5 o m 以上。覆盖层结构复激，大多结构松散，少量较密 实。坝基岩石友岸为三叠系中统河湾街组( t 2 h ) 的白云岩，岩石脆硬，隐节理发育；钻 孔表明其岩石秘q d 度量指标：较宠熬完整弱风纯下部密终v p = 3 2 0 ( 0 - 4 1 0 0 m s ；微风 i ) s v p = 4 1 0 0 - - 4 6 0 0 m l s 。埂基右岸为蠢淡系上统鹜牛寺缀3 w ) 静块状致密玄鼗岩夹少 量杏仁玄武岩。受岩性及构造节理发肖影响，两岸岩石风化深度变化较大。左岸弱风 化下限埋深为2 2 。4 q 4 9 m ，右岸弱风化下限埋深5 8 2 8 1 7 m ，河床8 5 4 4 5 m 。 右岸及右河床部位石炭系上绒卧牛寺组( c 3 w ) 的块状致密玄武岩夹少鳖杏仁玄 鼗岩，较完整完整玄武老薅缀渡速为：弱最纯下整寇嚣v p = 3 2 0 0 - 4 1 0 0 r r f f s ；骰强铯 v p = 4 1 0 0 - - 4 6 0 0 m s 。 坝区无区域性断层通过。坝撼部位断层带宽度一般为0 0 5 - - 0 4 0 m ，少量达 3 ，5 o m ，两岸离高程部位断层相对规模较大，最大宽度可达3 m 。从钻孔辫芯统计， 岩 搴节理较发蠢，左岸自云岩弱风纯褰墨覆量据撂r q d 必乳3 ，0 7 ，微风纯爨馘国为 秘9 ，3 5 ，新鲜瓣石为4 7 7 6 ；右枣玄藏岩弱风纯岩磊艨蹩指标r q d 为3 7 霹6 6 5 ， 微风化岩r q d 为1 6 4 卜8 1 8 2 ，新鲜岩石4 3 5 1 - - - 7 0 2 7 ；河床弱微风化白云岩r q d 为 o 3 4 , - - 0 7 ，河床弱微风化玄武岩r q d 为2 5 8 1 5 2 o ，新鲜岩石为7 3 9 8 - - 9 3 6 5 。由 上可知，右岸玄戴岩r q d 值鹗显高于炭岸自云岩，岩体完整性右岸较左岸好，右海床 较左潺痰孬。 根据坝高及坝型，混凝土重力坝岸坡坝基可利用弱风化岩中、上部作为大坝建基 面，河床段坝撼可利用弱风化中、下部岩体作为大坝建基面。建议开挖深度：左岸 2 0 5 5 m ，右岸8 3 8 m ，河床1 0 2 0 m 。河床破碎带应加深槽挖。坝头水平开擦深度： 1 2 地震辑瓣法在承电项目中的应用 左坝头3 3 - - 4 2 m ，右坝头2 5 - 3 0 m 。 4 1 2 测线的设计和道间距的选择 怒江赛格下坝址区左岸主要为绷晶自云岩，右岸为玄武岩，其地形属予u 型，左 岸魄较平缝，穗怒覆盖层较淳，恚澎遣势较陡，醚基豢覆较浅，蓬是菇证较大。为了 了解坝址线覆盖层的厚度，预可研阶段在钻探之前开展地面物探工作，地丽物探采用 地震折射法勘探。右岸由于坡度较大，一方面因为安龛；另一方面由于折射波满足的 条件比较勉强，丽且我们需要的目的层即弱分化基岩面有明显出入的地方，对选择坝 蛙没有攫本的影璃，在选择毒萋裁瓣辩，右毒并无割露蠢鬟；左毒强有不列岩瞧数交 接，存在隐含断洪，需要单独布纛荆蠢，其部位在4 。3 肇中有具体论述，在诧不作其 体论述；根据地质工程师选择坝线的要求，即主要是找到弱分化基岩面( 即，j 二覆层的 厚度) 及其下伏岩体的波速，在测线的布置上我们遵循以下原则： ( 1 ) 测线力求为直线，尽可熊藤点岩层或构造的志向，便于最大限度地控毒8 下 铰基老熬彩态，蠢秘子资秘懿最终熬璞与分援； ( 2 ) 如果现场有其他物探线躐钻探线，测线要尽可能与其一致，便于结合各种 方法和地质资料进行分析解释； ( 3 ) 测线力求以网格状均匀地分布于整个测区，方便以整体的形式作出对资料 豹怼魄与综合分辑。 根据敷e 蜜际清况我们在臻缝送竣的裁瑟布置主要为掰条汪面割蟊w 3 n w 4 ( 觅 附图1 ) 。 进行野外地震勘探工作前，必须选择合适的观测系统，我们根据现场情况所选择 的观测系统是纵测线，即激发点和接收点在同一条直线上，蔼在时距蓝线上选择的是 双重穗逶薅疆蕤线躐溺系统，靼双鬟稳逢霹蓬麴线蕊灏系缓。嚣i 瑾蠢霾4 ，l 掰示： 圈4 1 双重相遇时距曲线 f i 9 4 1t h ec u r v eo f d o u b l em e e ti nt i m ea n dd i s t a n c e 1 3 地震措射泣在农电项目串的琏用 进行逮震魏探工作时，需要沿测线按次序在许多点谶行激发，同时在糨戚的地段 进行接收。通常称布置检波器的接收段为接收排列。每次激发接收记录时，擀道( 第 一个检波器) 到激发点的距离称为偏移距( 在端点激发求表层速度时往往把偏移距取 0 ，便于解释) ；第一道到最后一邀( 最后一个捡波嚣) 豹距离称为排列长度。此次 使霜静是重庆穗藤纹器厂生产靛o z q 2 4 0 4 ，它嚣麓谴藤豹簸多道蒙受2 4 遵，焱遁鼗确 定的情况下我们所采用的排列长度就取决于道间距的大小。相邻两个检波器间的距离 称为道间距，也称道距。其选择一般与所需要探测的目的有很大的关联。排列长度与 探测深度与工像进度密切相关，根撼现有钻孔资料，我们知道我们所探测的嚣域覆盖 层霉麦应该套o - ”3 0 m 之瘸；显我稻掰逡择敬蘩嚣裁隽汪淼赣嚣。匿藏我翻我饲袋震激 发点与检波点曩换的方式，即把激发点当成检波点，检波点换成激发点。疑原理是因 为波旅行时间所迮的路径在两点之间始终追寻同一路径的原则。这在实际处理问题中 遇到江面剖面时经常采用的一种技术方法之一。 稷据现场条传在w 3 割瑟孛溺鸯一孤岛，然后投撂瑷霄钻孔矮糖判剐掰取道阉距 的大小，由予农测嚣上钴孑t 蕊彀褥懿深度为l o m 左表，孤薅两铡江面宽度都在8 0 m 开 外，因此基本满足探测深度所需要的排列长度( 一般排列长度必须是探测深度的3 倍 左右) ，因此剖灏分在孤岛两侧。丽孤岛我们所需要的数据是覆盖层厚度，因此自然 取o ( 当然这需袋地质工程师在孤石的定性上要做出& 较准确的定位) 。餐附图2 ( 即 w 3 蘩嚣) ，羲爱在裁瑟嚣镤l 江瑟瘸窳瀑纹定位溅量熹，瓣蛰中d 4 9 、d 5 0 露菇溯量点 桩号。下伏基潦地震折射波速也是我们所需探测的目的之一，因此道间距成该选择比 较合理，以保诚能够比较精确的反映下伏基岩的波速。我们此次采用的邋间距为5 m ( 即在江面激欲点间距为5 m ) ，基本上能够保证所取得的资料满足规范要求的精度。 瑟投撂数魏链孔瓣餐，我们掰霉掇测黪深度绞在1 0 m 左右瓣，困踅在互换慰我钓把揍 为追逐逡点的秘个硷波点置于2 0 m 以外，以保证追逐激发所得的时距藏线消除端点 激发的盲区，得到我们所需的折射嘣基本在现场资料上能够真实反映。 4 1 3 激发方式和接收条件 在我凌实狳中，覆差屡组残毙较复杂，包摇江隶积鹬爨石鬃，为了援谣愿鞭出于 覆盖层复杂弓f 怒的干扰波，在傈诞安全的情况下需适警翔大能量，因此在激发震源酶 选择上我们选择的是普通炸药或和电雷管激发。使用炸药时，随着药量的增加，接收 距离可以延长，因此在大相遇时采用较多。而使用敲击、夯锤、空气枪作为震源时， 1 4 地震折射法在水电项目中的应用 接收距离一般较短，使用信号叠加方法( 采用叠加装置或信号增强装置) 接收距离可 以延长。 由于我们此次采用的是互换的方法，实际激发点在原理上其实就是检波点的位 置，我们采用的道间距是5 m ，因此我们在江面用绳索每间隔5 m 固定震源激发，在江 边的四个检波点分别以测线两头的端点激发和追逐激发接受各自的时距波旅行时，得 到我们所需要的时距曲线。因激发点都在江面，波的能量在水中的消耗很大，其波的 能量主要就是通过河床传播，因此其实际的激发条件效果较好。我们所需要的直达波 和初至折射波的初值均较清晰。( 直达波包括水和河床鹅卵石层的平均波速) 因我们现只要求做目的层界面速度和覆盖层厚度，因此采用的的是高频的检波 器。在布置时，应将其最灵敏方向垂直于波的传播方向，这样才能接收到较强的有效 信号。在地震折射勘探中我们所需要波为纵波，因此检波器的布置应有利于纵波接受 方向，即垂直与界面布置。 此次工作中检波点所置位置都为致密鹅卵石层。检波器的安置对地震纪录有直接 关系，为减小地表疏松沉积层对波的吸收和微震干扰，我们将检波器安置在刚性岩石 上，因此其固有振动的叠加能使纪录形状强烈改变畸变。为避免这种现象，我们加深 了检波器坑的深度，增大检波器与鹅卵石的接触面，尽可能埋直检波器以提高系统的 固有频率。 因现场贯彻系统选择合理。其接受条件较好，保证了我们此次外业工作条件比较 理想。 4 1 4 资料整理和解释 折射波资料整理的主要内容有：初至折射波法值提取、时距曲线绘制、校正等。 波的提取和分析 此次在坝址线的地震勘探主要勘探的目的层在风化层或第四系的地层中，而从覆 盖层到所要了解的目的层间( 除了水与河床之间的界面由于波速区别明显而存在明 显差异外) 因起界面是渐变的，折射面较多，每层厚度较薄，各层的速度差异不大， 表层的吸收系数很大。因此，造成第一个界面的折射波急速衰减、消失，第二个或以 下界面的折射波在地震记录上成为初至波；来自各界面的折射波互相干涉，引起一些 波形的重叠和视速度的畸变。这些现象都会影响折射波波初值的提取分析和追踪。 我们根据波的同相性、相似性、振幅的变化在原始数据库中判别出我们所需要的 地震折射法在水电项目中的应用 折射波，不过由于在此次实际工作中，浅层折射波的振动频率较高，而且覆盖层包含 的水的复杂，波的衰减将会异常快。在判定初至折射波的真实时间时，我们分析了波 衰减和变化的规律，得到了真实的所需要的折射波