水域综合工程物探方法应用探讨
时间：2020-07-15 03:51:51 来源：达达文档网 本文已影响 人 
冉根领
摘要：随着水下工程的日益增多，水域工程物探成为热点。本文对各种物探方法的优缺点进行了较深入分析，并结合实例说明在应用方法技术合理、抗干扰措施得当的前提下，物探应用效果是良好的。
关键词：水域;综合工程物探;地震映像;瞬变电磁
Abstract：
With an increasing in water area engineering， geophysics in water become hot spots of geophysical prospecting. The advantages and disadvantages of geophysical exploration methods have been compared with each another. A practical example shows that geophysical application effect is good with a reasonable method and anti-interference measures.
Key words：
water area;integrated engineering geophysics;seismic imaging;transient electromagnetic
0 引言
近年来随着国家基础建设的快速发展，越来越多的工程涉及到江、河、湖、海等区域，如桥梁、码头、大坝以及水下穿越工程项目。水域工程因其所处的工作环境及作业条件的复杂性，地质勘察工作显得尤为重要，水域勘察的工程可行性研究阶段、初堪、详勘及施工期勘察阶段主要以工程物探、钻探及原位测试为主[1]。
水域工程物探的主要任务是第四纪地质、基岩地质调查、不良地质结构调查、水底遗存物探测、水深测量[2]。近几十年快速发展起来的水域浅层地震勘探技术[3]、浅地层剖面探测技术[4]、瞬变电磁技术[5]、高密度电法[6]、探地雷达[7]为获取水下地层信息提供了强有力的手段，各方法在水域条件下有其适用条件，本文就水域工程物探方法工作难点、方法优缺点并结合部分方法实例进行探讨。
1 水域勘察中的工程物探方法
水域条件下的地层可大致划分为水层、淤泥层、松软土层、砂卵石层、基岩。水下各地层的主要物性如表1。
說明：数据主要来源于文献收集，地震映像法在长江某过江隧道勘察中的应用（杨占东）、地震映像法在沌口长江公路大桥勘察中的应用（杨俊杰）、拟建长江大桥桥址区水上物探方案研究（王双六）、浅层地震反射法在武汉长江隧道水上勘察中的应用（廖全涛）、瞬变电磁法在水域地质勘察中的应用（张银松）、高密度电法在水域工程勘察中的应用（祝杰）、高密度电法在水底隧道工程勘察中的应用研究（黄佳坤）、Sir-20说明书、探地雷达方法与应用（李大心）、勘察科学与技术（2007第二期）、福州闽江河道软土的电阻率试验研究（唐大振）.
水域中使用的工程物探方法主要分为三类：地震波类、电法类、电磁法类。
地震波类方法以地震映像、地震反射、声呐探测为主，其中声呐主要用于探测水深、水底地形测量。水中地震勘探的优势：水、饱和土层的纵波衰减较小，地层界面反射波频率高，因此地震波法的勘探精度较高;水中地震波的激发和接收一致性较好，可获得可靠的数据;水中只能传播纵波，避免了面波干扰。水中地震勘探作业的难点：水流影响，定位困难造成信号叠加效果差;存在波浪、行船产生的机械振动等干扰;水面和水底两个强反射界面之间的多次反射波干扰。
电法类方法以高密度电法为主。水域高密度电法有两种测量方法，一种为电极与河床直接接触，其优点是测量结果较准确，勘探深度较大，缺点是施工条件复杂，滚动排列存在误差;另一种是漂浮电极，也可固定电极进行勘探，其优点是施工条件较简单，缺点是勘探深度较浅，测量结果受水面环境等因素影响较多。目前采用最多的施工简单的漂浮电极装置，其在淡水浅水区应用较多，据黄佳坤[8]祝杰[6]等人的实际项目水深小于10m的情况下勘探深度达到水面下60m，当水深较大或淤泥层较厚时不宜采用高密度电法。
电磁法类方法以瞬变电磁法及探地雷达为主。水域瞬变电磁法一般采用小线框装置，它具有的横向分辨率高、抗干扰能力强、施工方便快捷等优点近年来广泛应用于水上地质勘探[5][8]。探地雷达在淡水水域的探测深度小，只能获取水底下浅层信息，100MHz天线能分辨深度为水面下5～7m。
2 水域综合物探方法工程应用
水域勘察的物探方法设计时，需考虑方法的可操作性、经济、高效适用等问题，结合水上物探特点设计最佳方法和合适工作量，条件允许的情况尽量利用两种物性差异。目前应用最多并且施工方便的是水域地震映像及水域瞬变电磁法，本文将就这两种方法进行探讨。
2.1 地震映像
地震映像法为地震反射波法中的共偏移距特殊形式，它是通过人工激发地震波遇到不同介质的分界面时，产生一定能量的反射波，经检波器接收后，通过计算机和人工对接收到的地震波的时间、相位和振幅等信息进行分析处理和解释后，计算出各层介质的速度和埋深;沿测线不断移动激发点及检波点，通过地震仪记录可获得一条最佳偏移距地震反射时间剖面，再现地下地层结构形态。
水域地震映像的震源主要有炸药、电火花震源、锤击。炸药震源的频谱丰富、通带范围大、主频达1400Hz，有气泡效应问题会覆盖部分有用信号;电火花震源频率范围100～1000Hz;锤击震源的频宽相对较窄，主频约700Hz。
水域地震映像数据采集参数选择：①偏移距参数可依据图1反射系数-入射角曲线图[10]及水深来大致估算并结合针对性的现场试验来选择;②检波器频率结合干扰波的频率可选择100Hz左右水下检波器;③检波器入水深度可依据现场不同水深处地震波振幅强弱来选择。
