綜合物探在洞潭工程“龍洞”泉源及近壩庫區(qū)巖溶調(diào)查中的應(yīng)用

陳青松

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長沙市 410007）

洞潭工程位于湖南永順縣羊峰鄉(xiāng)北側(cè)約4 km洞潭河中游原老洞潭水電站庫尾，洞潭河為沅水支流猛洞河的2級(jí)支流。由于該工程位于寒武系碳酸鹽巖地層區(qū)，右岸下游“龍洞”巖溶泉位于壩址和老洞潭壩下游，相距分別為 1 200 m 和 400 m 左右，出水量達(dá)（0.3～0.5）m3/s，出水點(diǎn)高程為（310～315）m，為常年巖溶下降泉，水庫是否存在向“龍洞”滲漏通道是制約該工程可行的關(guān)鍵所在。因此，在樞紐勘察工作之前，先對(duì)水庫成庫的地質(zhì)條件進(jìn)行論證，查明“龍洞”泉源及近壩庫區(qū)巖溶發(fā)育情況。為此，開展了電測(cè)深法、電磁波CT透視法的綜合物探方法。

1 地形、地質(zhì)及地球物理特征

“龍洞”泉源及近壩庫區(qū)位于永順縣石堤鎮(zhèn)牙錯(cuò)河村。壩址區(qū)位于洞潭河流域中部，相公橋——牙錯(cuò)河段，屬低山峪谷、溶蝕洼地地貌區(qū)，河床階地不發(fā)育，坡降較大，急流湍灘甚多，河道彎曲，多為窄”V”形河谷，河床寬一般（10～20）m，河床海拔（355～460）m。 區(qū)域內(nèi)出露的地層主要有寒武系～奧陶系碳酸鹽巖地層、志留系砂頁巖及第四系松散層。其中寒武系地層分布于工程區(qū)及流域的西部，南部分水嶺一帶。

近壩庫區(qū)巖性主要為（∈2-3ls2)淺灰、灰白色厚～巨厚層狀粗晶至致密白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等。白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r的電阻率較高，而強(qiáng)巖溶發(fā)育帶或斷層構(gòu)造帶的電阻率較低，有明顯的物性差異，具有很好的地球物理工作條件。

在電磁波CT透視中，完整灰?guī)r等高阻介質(zhì)對(duì)電磁波能量的吸收較小，而溶洞或裂隙發(fā)育密集帶因充水導(dǎo)電性變好，對(duì)電磁波能量吸收較強(qiáng)，所以當(dāng)溶洞或裂隙密集發(fā)育帶，處于接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間時(shí)，呈現(xiàn)出吸收型陰影異常（吸收系數(shù)高值）。根據(jù)陰影異常便可確定地質(zhì)體輪廓的空間位置。

2 野外工作方法

為了減少物探資料的多解性，提高勘探精度，該工程選用了兩種物探方法進(jìn)行綜合勘探。具體工作布置見圖1。

圖1 工作布置

2.1 電測(cè)深法

電測(cè)深法工作采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DZD-4型多功能全自動(dòng)電法儀，目的以查明“龍洞”泉源及近壩庫區(qū)巖溶發(fā)育情況。測(cè)試采用三極電測(cè)深方法進(jìn)行，最大AB/2=150 m，MN/2=0.5 m、5 m，點(diǎn)距（5～10）m 不等。通過對(duì)曲線類型的變化和等視電阻率斷面圖定性分析電性異常帶的位置。

2.2 電磁波CT透視法

電磁波CT透視工作使用的儀器設(shè)備是EW－1A型電磁波透視儀。為了保證有足夠的分辨率。經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，我們選取8 MHz的頻段為主要工作頻率。因內(nèi)業(yè)作圖采用層析成像成圖，在外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)，全部用發(fā)定觀測(cè)方式。即將發(fā)射機(jī)定在孔口，接收機(jī)從孔口至孔底觀測(cè)一遍，然后把發(fā)射機(jī)下降1 m，接收機(jī)再重復(fù)上述工作，直到發(fā)射機(jī)下到孔底為止，接收機(jī)的點(diǎn)距為1 m。采用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件ECT進(jìn)行處理，得到吸收系數(shù)成像的色譜圖。與鉆探結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，有很好的效果。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 區(qū)域大斷裂F4的探查

近壩庫區(qū)右岸與下游“龍洞”泉（暗河）之間存在河間地塊，為論證“龍洞”泉是否來自壩址上游河床，勘察前期，在牙錯(cuò)河附近采用物探的勘探手段對(duì)區(qū)域大斷裂F4進(jìn)行探查。近壩區(qū)共布置8條電測(cè)深剖面。從ρS地電斷面圖上看，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ剖面都存在著視電阻率低值異常帶，物探推測(cè)為F4斷裂異常反映。圖2為Ⅳ剖面視電阻率ρS地電斷面圖。根據(jù)物探測(cè)試成果在Ⅳ剖面樁號(hào)15 m處 （4＃點(diǎn)）布置了ZK1鉆孔。后經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，孔深（9.9～23.9）m為斷層溶蝕破碎帶，此破碎帶與龍洞斷層連線方向及走向近一致，應(yīng)為同一條斷層，即為牙錯(cuò)河～龍洞F4斷層。

圖2 Ⅳ剖面視電阻率ρS地電斷面圖

結(jié)合ZK1～ZK2剖面電磁波CT透視成果資料 （圖3）看，在ZK1和ZK2鉆孔間存在一較陡傾角的斷層，該剖面物探推斷（462.5～475）m高程，靠ZK1鉆孔側(cè)發(fā)育大溶洞。462.5 m高程以下巖體較完整，局部有溶蝕現(xiàn)象。與鉆探揭示吻合較好。

3.2 近壩庫區(qū)巖溶的探查

圖3 ZK1～ZK2剖面電磁波CT透視成果資料（高程m，孔深m）

為了查明近壩庫區(qū)巖溶的發(fā)育情況，在近壩庫區(qū)共布置8條電測(cè)深剖面。各剖面均探查到溶蝕破碎帶的反映。Ⅶ剖面從ρS地電斷面圖（圖4）上看，在剖面的樁號(hào)60 m（7#點(diǎn)）和樁號(hào) 90 m（10#點(diǎn)）段，存在著視電阻率低值帶，物探推測(cè)為溶蝕破碎帶或斷層異常反映。在剖面的樁號(hào)238 m（26#地段），存在著視電阻率低值帶，物探推測(cè)為巖溶溶蝕帶反映。另在壩軸線ZK4和ZK5鉆孔間布置了電磁波CT透視剖面（圖5），該剖面物探推斷靠近ZK4鉆孔側(cè)高程 （332～338）m為溶洞及溶蝕裂隙發(fā)育帶。靠近ZK5 鉆孔側(cè) （332.5～335）m、（345～348）m 高程發(fā)育溶洞。ZK5鉆孔附近高程332 m以上有多層溶洞，由工作布置圖1可知，與電測(cè)深法所探查巖溶帶相吻合。

圖4 ρS地電斷面圖

圖5 ZK4和ZK5鉆孔間布置了電磁波CT透視剖面（高程m，孔深m）

4 結(jié)語

本次工作查明了近壩庫區(qū)區(qū)域大斷裂F4及其影響下形成的巖溶發(fā)育形態(tài)、規(guī)模大小，為開展其它后續(xù)勘探工作提供了依據(jù)。綜合物探這種輕便勘探手段在洞潭工程中的應(yīng)用效果是明顯的。