文档介绍：锦屏大理岩中溶蚀裂隙型岩溶的雷达图像识别
孟繁兴
(浙江华东工程安全技术有限公司杭州 310030)
摘要:锦屏二级引水隧洞区水文地质条件复杂,溶蚀较发育,以溶蚀裂隙形态为主,探地雷达为施工中的主要岩溶探测方法。研究锦屏大理岩中溶蚀裂隙的雷达图像特征,对提高溶蚀裂隙型岩溶的探测准确性具有重要意义。
关键词:探地雷达溶蚀裂隙雷达图像特征
1 前言
锦屏二级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站。电站利用雅砻江下游河段150km大河弯的天然落差,,截弯取直,获得水头约310m。引水隧洞工程区区域地质背景及岩溶水文地质条件复杂,施工中遇到的主要地质灾害包括高压岩溶裂隙涌(突)水、溶洞及溶蚀通道、断层破碎带等。工程区三迭系地层广布,分布面积约占90%以上,其中碳酸盐岩出露面积占70~80%,岩塘组和白山组大理岩是区内主要的岩溶化地层。岩溶以NE~NEE、NW~NWW向的构造节理及其交汇带被溶蚀扩大了的溶蚀裂隙为主。探地雷达为锦屏工程区的主要岩溶探测方法,经试验和工程实践确认该方法在大理岩中具有较好的探测效果。
锦屏二级水电站引水隧洞区域含水构造的表现形式主要为溶蚀裂隙或宽缝,通过识别溶蚀裂隙在雷达探测图像上的主要特征,总结规律,对提高溶蚀裂隙的识别准确率具有指导意义。
2 不同类型溶蚀裂隙雷达图像特征
充水钻孔雷达图像特征
充水钻孔可以视为简单的圆柱形含水溶蚀通道。锦屏引水隧洞施工期间在2#横通洞附近采用不同雷达对充水钻孔进行探测试验,试验成果如下:
1、钻孔与雷达测线平行
引水隧洞2-1试验洞内布置了一组近水平监测试验钻孔,孔径均为Φ75mm,钻孔内充水,雷达测线位于2#横通洞上游侧洞壁,与钻孔平行,测试选用SIR-20型雷达配备100MHz主频屏蔽天线。-1,可以看出充水钻孔雷达探测图像表现为相互平行的同相轴,反射信号强,反射信号集中在两个电磁波周期内。
-1 2-1试验洞一组平行充水钻孔雷达图像
2、钻孔与雷达测线成一定角度
4#引水隧洞与2-1试验洞内分别布置了DK45和DK46地质钻孔,孔径均为Φ75mm,下倾约10°。两钻孔在成孔后均已充水。
使用SIR-20型雷达配备100MHz天线进行探测。-2。
-2 2#横通洞上游壁探地雷达(SIR-20_100MHz)探测成果图像
雷达图像上的两条线状构造经分析和验证为DK45和DK46钻孔。下倾的钻孔在雷达图像上无法分辨其倾向,它与上倾或侧倾钻孔的反射相同。
(2)使用ZOND-12e型雷达配备75MHz天线进行探测。-3。充水钻孔DK45和DK46在雷达图像上无反射同相轴。
-3 2#横通洞上游壁探地雷达(ZOND-12e_75MHz)探测成果图像
由探测成果可知,与雷达测线平行或成一定角度的直线型溶蚀管道(钻孔),其雷达反射同相轴与结构面反射同相轴类似,但是与测线成一定角度时无法判断其延伸方向;当探测区域内发育溶蚀管道,且直径较小的情况下,75MHz天线由于分辨率限制,无法获得反射信号。此时选用100MHz天线或更高频率天线进行探测有利。
闭合结构面伴生溶蚀管道雷达图像特征
溶蚀管道空间发育和延伸情况通常较复杂,当其伴生与闭合结构面时,由于闭合结构面雷达反射信号较弱,不易识别,也可视为孤立的溶蚀管道。本节选取工区3个典型溶蚀宽缝的雷达探测实例进行分析。
1、5+870附近溶蚀宽缝雷达图像特征
1#引水隧洞南侧边墙K5+870桩号附近约14m深度附近沿NW向节理发育溶蚀宽缝,溶蚀宽缝在后期开挖的横通洞内已揭露,为近垂直发育,张开宽度30~40cm。雷达探测图像表明该溶蚀宽缝的反射同相轴呈“亮线”形态,首波同相轴连续性好,续致波波形稍宽。深部同相轴断续,较杂乱,推测赋存地下水。-1。
-1 引(1)5+870溶蚀宽缝雷达图像
2、AK13+878溶蚀宽缝雷达图像特征
A辅助洞掌子面AK13+878m桩号附近洞壁左右两侧岩盘劈裂破坏,发生大流量突涌水,。AB13+878突水点的雷达探测图像呈“亮点”反射,并且强反射雷达同相轴数量较多。-2。
-2 A辅助洞AK13+878突水点雷达图像及揭露后的出水点
3、BK14+900出水点溶蚀管道雷达图像特征
B辅助洞BK14+900突水点的雷达探测图像呈现3个“亮点”,其中“亮点1”对应为AK14+881的涌水点的地下水溶蚀通道,“亮点2”对应为AK14+900的突水点;-3。
当数个雷达反射“亮点”出现时,通常表明溶蚀管道为空间立体发育,受雷达探测方向和测线布置限制,仅