摘要:众所周知,中国地质条件复杂,水文状况多样,且不同因素处于一种不断变化的状态之中,因此需根据具体情况采用不同的物勘方法。文章结合工程实例对声波测井技术与方法进行了简单的论述,以为声波测井技术在后期的实践中提供些理论与技术参考。
关键词:测井技术;安吉两库引水工程;声波测井
1 工程概述
安吉两库引水工程位于浙江省湖州市安吉县、长兴县、吴兴区、经济技术开发区,拟选取安吉县西南侧的赋石水库及老石坎水库为水源点,两库联合调度,为湖州市区供水,以保障湖州用水需求。本工程为长引水工程,全长约77.45km。其中隧洞长65.64km(含两库连通隧洞6.1km),管道长11.81km。基本引水规模23万m3/d,引水保证率为90%,多年平均引水量为8238万m3。建设内容主要包括新建赋石水库取水口,老石坎及赋石水库两库连通隧洞、输水隧洞和输水管道等,总投资约23.9856亿元。
老石坎水库与赋石水库间采用有压引水隧洞连通,设计长度约6.1km,其取水口布置于老石
钻井泥浆泵
坎水库大坝左岸上游约0.7km岸坡部位,取水口后接引水隧洞,出水口布置于赋石水库库尾右岸;输水线路于赋石水库左岸新建取水口,采用引水隧洞及引水管道送至湖州规划的西部水厂,长约71.35km,隧洞选用城门洞型,开挖尺寸3.5m×4.0m(宽×高)。
本阶段工程物探工作拟采用钻孔声波测试方法评价岩体完整性。单孔声波检测主要用于检测岩体波速,间接评价岩体完整性情况。单孔声波测试工作示使用单发双收观测方式,由发射探头发射超声波,通过水传播到孔壁介质产生折射波,先后到达两接收探头,再由声波仪读取其超声波走时,根据超声波到达两接收探头的走时差计算介质波速。本文分析了五个较典型钻孔的声波测试曲线,为工程勘察精度的提高提供有益参考。 2 测区地形地质条件
引水工程位于安吉县西北及湖州市南部,安吉县位于浙西北山地丘陵区煤山~安吉丘陵河谷平原亚区与临安~建德丘陵谷地亚区交接地带,地势呈西南高东北低。主要山系为天目山脉,最高峰龙王山海拔1587.4m。天目山脉的东支、中支由东南和西南环抱本县,形成了东南和西南部地势高陡,中部低缓凹陷,三面环山,总体呈现向东北方向开口的“畚箕”状地形。南部龙王山向东经马甲岗至红桃山,海拔均在1000m以上,切割深在500~600m之间,
为中山区,自然斜坡坡度在30~40°,局部为陡崖;东部及西部两侧海拔在350~900m之间,切割深100~500m,为低山~丘陵区,山脉走向以北东~南西向为主,自然斜坡坡度一般在25°以上,局部大于35°;西苕溪流经的中部及北部为河谷平原区,其间点缀孤丘岗地。
沿线岩体风化程度主要受地形地貌、地层岩性、地质构造及地下水活动的影响,引水线路岩性以粉砂岩、岩屑砂岩、石英砂岩、硅质岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、凝灰熔岩及火山侵入岩(花岗斑岩)类为主,岩性抗风化能力一般,总体上岩体风化以正常风化为主,具有明显的垂直分带特性;局部岩体风化受岩性、断层、构造等影响明显,具较明显的裂隙式和夹层式风化特征。
沿线地表裸露基岩大多以强风化、弱风化为主。全风化层主要分布在平缓山坡、坳地,全风化层埋深多小于5m,厚度小于2m;强风化层厚度一般为1~20m;弱风化层下限埋深一般在50~70m,厚度为30~60m。
工程区为侵蚀剥蚀低山、丘陵地貌,山坡坡度较缓,冲沟发育,植被茂盛。老石坎水库和赋石水库为引水线路源头,也是西苕溪的源头,是本区域内最大的汇水区。工程区地下水
主要接受大气降水的补给,西苕溪及其分支是沿线地下水的主要排泄区。地下水含水层类型主要为孔隙性潜水类型和基岩裂隙水类型。
3 钻孔典型声波探测成果分析
1)SZK01
SZK1号钻孔波速随增度增加总体呈逐渐增大的趋势,其中高程129.998~118.2m波速多集中于1700~1800m/s,表明岩体风化程度深,结构面很发育或破碎,抗滑抗变形性能差;高程118.2~95.4m波速约多集中于1800~3000m/s,表明岩体风化程度较深,完整性差,局部结构面发育或较破碎;高程<95.2m波速3000~5000m/s,岩体总体呈弱风化状,岩体强度较高,以较完整~完整为主,局部完整。所测段波速分段、完整性程度统计见图1 表1。
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图1 ZK01声波测试岩体波速及分段统计图
表1 ZK01钻孔声波测试岩体波速及其完整性统计表
孔号 | 测试高程 m | 平均波速m/s | 波速范围 m/s | 平均完整性 系数 | 完整性系数 范围 | 完整性描述 |
ZK01 | 130~95.2 | 2244 | 1515~4000 | 0.21 | 0.13~0.43 | 极破碎~较破碎 |
95.2~93.4 | 4400 | 3510~5000 | 0.78 | 0.49~1 | 较破碎~完整 |
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该孔岩性整体波速较低,完整岩体占比为3.24%,较完整岩体占比为2.86%,较破碎岩体占比为10.81%,破碎岩体占比为45.41%,极破碎岩体占比为38.17%。
2)SZK34
SZK34号钻孔波速变化范围大,多介于4000~5500m/s之间,探测高程范围内岩体声波曲线可划分为两段。其中高程40.4~37m区段波速多<3000m/s,表明岩体风化程度较深,完整性差,局部软弱节构面发育或较破碎;高程36.8~18.2m区段波速>4500m/s,局部>5000m/s,表明岩体完整性总体较好,多呈厚层状或次块状结构,强度高,结构面中等发育,软弱结构面局部分布,但不成为控制性结构面,抗滑抗变形性能较高。所测段波速分段、完整性程度统计见图2,表2。
图2 ZK34声波测试岩体波速及分段统计图
表2 ZK34钻孔声波测试岩体波速及其完整性统计表
孔号 | 测试高程 腐蚀监测m | 平均波速m/s | 波速范围 m/s | 平均完整性 系数 | 过氧化锰 完整性系数 范围 | 防滑脚垫完整性描述 |
ZK34 | 40.4~37 | 2651 | 2326~3333 | 0.23 | 0.18~0.37 | 破碎为主 |
37~18.2 | 5166 | 4444~5486 | 0.88 | 0.65~0.99 | 较完整~完整为主 |
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该孔岩性波速总体较高,完整岩体占比为74.11%,较完整岩体占比为9.82%,较破碎岩体占比为0.89%,破碎岩体占比为15.18%。
3)SZK38
SZK38号钻孔波速多>5000m/s,表明岩体总体完整,呈块状或巨厚状,强度高,结构面不发育~轻微发育,延展性差,多闭合,抗滑抗变形性能强。
其中高程15.4~13.8m区段波速多大于>4500m/s,表明岩体完整性总体较好,多呈中厚层状结构,强度高,结构面中等发育,软弱结构面局部分布,但不控制岩体稳定,抗滑抗变形性能较高,高程15.2m附近声波速度约4300m/s,较附近区段岩体波速值稍偏低,表明此高程附近岩体分布少量软弱结构面。所测段波速分段、完整性程度统计表3。
图3 ZK38声波测试岩体波速及分段统计图
表3 ZK38钻孔声波测试岩体波速及其完整性统计表
孔号 | 测试高程 m | 平均波速m/s | 差速防坠器波速范围 m/s | 平均完整性 系数 | 完整性系数 范围 | 完整性描述 |
ZK38 | 22.4~-2.5 | 5196 | 4274~5495 | 0.89 | 0.60~0.99 | 完整为主 |
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该孔岩性波速总体高,完整岩体占比为94.44%,较完整岩体占比为5.56%。