前言：本站為你精心整理了地球物理在航道工程勘察中的運(yùn)用范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：伴隨航道工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，對(duì)勘察工作的要求日益提高。相較于其他勘察方法，地球物理勘察技術(shù)因其動(dòng)態(tài)連續(xù)作業(yè)，成果資料的連續(xù)性較高，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本文以某航道工程勘察為依托，分析地震映像法的技術(shù)原理、測(cè)試過程及成果解譯效果，提出了帶狀航道工程勘察的新思路，并對(duì)實(shí)際操作中遇到問題進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：航道工程勘察；地球物理；地震映像法

伴隨國(guó)家依托黃金水道推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略的提出，航道工程建設(shè)在交通建設(shè)領(lǐng)域的比重日益加大。隨著沿線經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水運(yùn)行業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，運(yùn)輸船舶大型化、運(yùn)輸航線遠(yuǎn)程化的趨勢(shì)日趨明顯。其中，長(zhǎng)江干線貨運(yùn)量2015年增至21.8億t，黃金水道的地位日益凸顯。航道工程建設(shè)的主要目的是增強(qiáng)干線航運(yùn)能力，整治浚深下游航道，緩解中上游航道瓶頸，改善支流通航條件。工程實(shí)踐中涉及較多的為航道整治工程。相較于其他工程，航道整治工程的研究重點(diǎn)是論證河床演變特點(diǎn)，揭示河段內(nèi)水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律、預(yù)測(cè)航道條件變化趨勢(shì)等。由此可見，航道整治工程的研究對(duì)象多為線性且具面狀特征。航道工程實(shí)踐中的勘察方法多為工程鉆探、原位測(cè)試、工程地質(zhì)測(cè)繪等方式。其中工程鉆探具有經(jīng)驗(yàn)豐富、直觀可靠的特點(diǎn)，但其局限于鉆探點(diǎn)位的分析，對(duì)于面狀工程而言其信息可靠度值得商榷；原位測(cè)試方法較多，相對(duì)而言靜力觸探測(cè)試法具有連續(xù)性，且受外界干擾較小等優(yōu)點(diǎn)，但其貫入度較小，僅適用于松軟地層，且仍局限于測(cè)試點(diǎn)位的分析；工程地質(zhì)測(cè)繪通過對(duì)工程建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)調(diào)查，研究擬建場(chǎng)地的地層、巖性、構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及不良地質(zhì)作用[1]，但其應(yīng)用范圍為陸域，水域勘察中實(shí)施難度較大。相較于上述勘察方法，地球物理勘察技術(shù)在航道整治工程中的應(yīng)用較少。地球物理勘察方法多為線性作業(yè)，揭露對(duì)象為帶狀，相對(duì)于其他勘察方法，其信息可靠度較高。地球物理勘察方法為動(dòng)態(tài)連續(xù)作業(yè)，無需拋錨定位，施工過程對(duì)航道的通航影響幾乎為零。地震映像法是近年來應(yīng)用領(lǐng)域較廣的地球物理技術(shù)，它利用了水中無面波干擾的特點(diǎn)，采用了小偏移距與等偏移距、單點(diǎn)高速激發(fā)，單點(diǎn)接收或多點(diǎn)接收，經(jīng)過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，以大屏幕密集顯示波阻抗界面的方法形成彩色數(shù)字剖面，再現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)形態(tài)[2]。地震映像法可有效消除氣泡效應(yīng)且穿透能力較強(qiáng)[3]。地震映像法主要應(yīng)用彈性波的動(dòng)力學(xué)特征對(duì)波場(chǎng)進(jìn)行解釋，沒有繁雜的資料處理流程，是一種能適應(yīng)各種工作環(huán)境、簡(jiǎn)便、快速的地球物理勘察技術(shù)[4]。鑒于地球物理勘察技術(shù)在航道整治工程中積累的工程經(jīng)驗(yàn)較少，現(xiàn)以長(zhǎng)江流域某工程為例進(jìn)行分析、總結(jié)。

一、項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為長(zhǎng)江流域航道工程，因工程建設(shè)需要，勘察范圍涵蓋主航道（見圖1），受限于工程鉆探對(duì)航道通航安全的影響，采用地震映像法進(jìn)行線狀勘察，并補(bǔ)充鉆探工作進(jìn)行成果驗(yàn)證分析。

二、測(cè)試操作

為消除氣泡效應(yīng)，本項(xiàng)目采用船載式水域連續(xù)沖擊震源船。數(shù)據(jù)采集使用SWS數(shù)字映像剖面儀，具12通道高速采集功能，與船載連續(xù)沖擊震源配合，實(shí)現(xiàn)高速密點(diǎn)距采集地震波場(chǎng)記錄。12通道高速采集，有利于在具有波場(chǎng)特征的記錄上識(shí)別有效波與多次波等干擾波。該震源由觀測(cè)船上發(fā)電機(jī)供應(yīng)激發(fā)能量，設(shè)置于觀測(cè)船船頭外側(cè)舷。船舶定位及水深測(cè)量采用中海達(dá)IRTKGPS及海鷹測(cè)深儀HY1601，其中GPS天線及水深探頭距震源7.66m，水上電纜第一道距震源22m.震源激發(fā)采用快速連續(xù)沖擊方式，沖擊時(shí)間間隔控制在1s之內(nèi)，1h內(nèi)連續(xù)激發(fā)3,600次，激發(fā)同時(shí)將觀測(cè)船的走航速度控制在8km/h之內(nèi)。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定儀器采集參數(shù)，以保證信號(hào)采集質(zhì)量。船舶工作中震動(dòng)大，為抑制環(huán)境噪音和走航噪音干擾，同時(shí)兼顧最大限度地提取地層深部反射信號(hào)，儀器在采集工作時(shí)選用高通濾波檔，高通檔的頻率為75Hz，對(duì)噪音干擾波的抑制效果較好。水上地震對(duì)采集到的原始資料進(jìn)行時(shí)頻轉(zhuǎn)換和頻譜分析。采集有效信號(hào)的主頻為600Hz左右，干擾信號(hào)（主要為船舶馬達(dá)的震動(dòng)及快速水流）的主頻為100Hz，在頻域有很大的可分性。對(duì)資料進(jìn)行帶通濾波，頻帶為200~850Hz，濾波后信號(hào)效果較好。此外，在時(shí)間-空間域及頻率-波數(shù)域?qū)﹀N擊及船舶馬達(dá)產(chǎn)生的聲波干擾進(jìn)行預(yù)測(cè)，在資料處理工作中通過各種處理方法消除或抑制該干擾。由于采集中觀測(cè)系統(tǒng)不規(guī)則，速度分析主要是基于炮集。根據(jù)對(duì)反射界面速度的準(zhǔn)確分析，得到反射波的動(dòng)校正速度組。動(dòng)校正將不同偏移距的地震信號(hào)都校正為自激自收的零偏移距，這樣有利于后期資料的分析和解譯?？紤]到采集過程中行船速度與路線原因造成觀測(cè)系統(tǒng)不規(guī)則，形成共中心點(diǎn)道集并進(jìn)行多次疊加有一定的困難，一般抽取共偏移距剖面進(jìn)行分析。根據(jù)速度分析結(jié)果，可以計(jì)算不同地層的地震波速度并對(duì)地震時(shí)間剖面進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，形成深度剖面。

三、測(cè)試效果分析

現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)工作完成后，濾波及多次波消除后進(jìn)行深度衰減補(bǔ)償，最終進(jìn)行地震映像的成圖工作。本區(qū)域的地震映像成果見圖3，其中ZK03為驗(yàn)證鉆孔。通過地震映像解譯圖與ZK03的鉆探資料的對(duì)比分析，兩者成果基本吻合?？碧剿蛑懈采w層分為兩層，上部為粉細(xì)砂，褐灰色，松散-稍密，厚度介于18~20m之間，波速為1,000m/s；下部為細(xì)砂夾卵礫石，褐灰色，稍密-中密，厚度介于15~22m之間，波速為1,800m/s。覆蓋層底部平緩。基巖為泥質(zhì)粉砂巖，灰-褐灰色，較完整，波速約4,500m/s。

四、結(jié)語

相較于其他勘察方法，地球物理勘察技術(shù)因其動(dòng)態(tài)連續(xù)作業(yè)特點(diǎn)，對(duì)航道通航安全影響較小，成果資料的連續(xù)性較高，在航道工程勘察中的應(yīng)用前景廣闊。其中地震映像法在淺部地層解譯判別領(lǐng)域已積累一定經(jīng)驗(yàn)，可作為航道工程勘察工作中的一種驗(yàn)證、補(bǔ)強(qiáng)手段。地震映像測(cè)試船舶走航過程中的GPS定位與水深測(cè)量存在延時(shí)現(xiàn)象，需重視現(xiàn)場(chǎng)延時(shí)的修正工作，準(zhǔn)確確定河床表面高程后方可進(jìn)行震映像測(cè)試成果的解譯工作。地震映像法在測(cè)試過程中對(duì)水深小于5m地段成圖效果較差，尚需調(diào)試震源激發(fā)能量進(jìn)行試驗(yàn)性論證工作。

參考文獻(xiàn)

[1]常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]李哲生，顏志宏，林榕.水域工程物探勘察的新方法-地震映象法[J].工程勘察，1998，3：70-73.

[3]熊章強(qiáng)，張學(xué)強(qiáng)，李修忠等.高密度地震映象勘查方法及應(yīng)用實(shí)例[J].地震學(xué)報(bào)，2004，3：313-317.

[4]王治華，仇恒永，楊振濤等.地震映像法及其應(yīng)用[J].物探與化探，2008，6：696-700.寧夏回族自治區(qū)電力設(shè)計(jì)院寧夏銀川750016

作者:趙志達(dá) 孫愛國(guó) 程江濤 唐正濤 熊榮軍 單位:長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院