地球物理方法在某水库坝体隐患探测中的应用研究

地球物理方法在某水库坝体隐患探测中的应用研究摘要：水库是一种十分重要的水利工程，具有供水、防洪、灌溉、养殖等多方面的效益。我国9万多座水库95％以上采用土石坝，不少坝体存在严重隐患，包括洞穴、土体疏松带、裂缝、渗漏、滑坡等，每逢汛期可能演变为险情，危及下游居民生命财产安全。因此，早发现坝体隐患并采取相应治理措施具有重要意义。本文主要分析地球物理方法在某水库坝体隐患探测中的应用。关键词：坝体隐患；瑞雷波；高密度电阻率法；地质雷达；异常模式引言我国坝体隐患探测技术始于20世纪80年代，90年代后国家设立科技攻关课题、举办学术研讨会等，有力地推动了坝体隐患探测技术的发展。地球物理方法具有快速检查、连续扫描、无损、成本低的特点，有效地弥补了传统钻孔取芯、开挖取样方法费时费力、破坏程度大等缺陷，因此得到越来越广泛的应用。目前物探技术还没完全适用于堤坝隐患探测，方法和仪器在分辨率、可靠性等方面还需要进一步研究。1、地球物理特征坝体土主要是连续土，坝体结构紧凑与坝基土不同。当隐患（如空洞、裂缝等）。）发生在坝体内部，层内形成一个小空间，其弹性特性（波速）与周围土壤有明显差异。当隐患高于水位时，充空气的比周围土壤的比阻力更大，介电常数低于土壤，隐患的特点是对低介电常数的电阻较高。当隐患低于水位时，注满河水的阻力小于周围土壤，介电常数大于土壤，隐患表现为对高介电常数的阻力较小。坝体正常介质与隐密介质之间弹性、电阻和介电常数的差异，为用地球物理方法检测坝体隐秘危险提供了良好的条件。提出了瑞利波法、高密度电阻率法和地面雷达法进行综合检测。2、新技术下的地球物理勘探随着现代科学技术的发展，地球物理勘探仪器设备逐渐科技化，先进的电子技术逐渐取代了传统的地质勘探设备，提高了地球物理勘探的质量。地球物理勘探技术根据探测深度分为超薄层、平坦层、中层至深层层和深层层。超浅勘探时，可以选择地震地表技术和地质雷达技术。在浅探中，可以选择高频电磁成像技术和高密度电阻。在中深勘探过程中，可以选择高精度重力试验和可控电磁源探测。在深度勘探过程中，可以选择深埋勘探技术、高精度加工测量技术和天然大地电磁勘探技术。3、野外施工方法3.1瑞雷波法我国瑞雷波法工程勘探的研究始于20世纪80年代中期，是一种新型的物探方法。瑞雷波是由纵波和横波在弹性介质分界面相互干涉叠加而出现的一种波形转换的波动，能量几乎集中在一个波长范围内，能量密度随波的传播半径ｒ的增大而减小，振幅按ｒ衰减。瑞雷波在均匀介质中传播时，无频散特性，但是瑞雷波在非均匀介质中传播时，不同频率的瑞雷波其传输速度时不同的，即出现频散现象。瑞雷波法是利用瑞雷波的这种频散效应，通过数字信号处理，提取频散曲线，达到探测地下异常体的目的。3.2高密度电阻率法高密度电阻率法与常规电阻率法原理相同，随着科技进步，发展成为一种阵列式电阻率测量方法，它将电阻率法与计算机数字技术结合，集电剖面和电测深于一体，采用高密度布点，进行二维地电断面的测量，既能揭示地下某一深度水平岩性的变化，又能提供岩性沿纵向的变化情况。本次电阻率数据采集选择温纳装置，电极距2.0ｍ，最大隔离系数16层，供电电压200Ｖ。3.3方法分析各种地球物理方法有着自身的优缺点和适应性，根据异常体的特性选择合理的方法，才能达到有效勘探的目的。①高密度电阻率法基于地层电性差异，且对低阻目标体反应灵敏；坝体隐患常在水的作用下发生，水的导电性较周围土体好得多，其在地电断面中表现明显；故高密度电阻率法适合坝体隐患普查及安全预报工作。②瑞雷波法基于地层弹性差异，土体瑞雷波速度为剪切波速度的0.91倍～0.98倍，而土体的剪切波速度是评价岩土体强度的重要指标；当地层存在软弱夹层时易激发产生高模式瑞雷波，多模式瑞雷波频散能量谱中，高模式波占主导地位，叠加频散曲线会出现明显“之”字形回折现象，故瑞雷波法适应于坝体软弱层或疏松土体探测。③地质雷达法采用高频电磁波，其分辨率优于其他方法，但是考虑到水库坝区地下水位较高，高频信号衰减迅速，难以达到探测深部异常体的目的，故地质雷达法适合坝体浅部隐患的详查。4、地球物理勘探技术未来发展趋势关于目前地球物理勘探技术的应用现状，相关专业人员与物理勘探工作者之间的关系不够密切，即使结合各种任务，也存在疏忽，难以满足相互支持和发展的需要。在实际工作中，相互监督和共同进步的现象也存在问题。工作人员没有充分发挥计算机网络的功能，在数据分析和数据查询中往往处于被动状态。在信息技术飞速发展的背景下，员工必须系统地掌握和运用计算机网络技术，以确保提高自身的工作效率，全面、准确、安全地完成所有地球物理勘探工作。地球物理勘探的技术解释遵循了多反馈的基本原理，如以下细节所示。随着社会经济的发展，人们对能源资源的需求逐日增加，关注度逐渐提高。在地球物理勘探技术的研究开发过程中，研究者们不断投入金钱和精力来取得突破。关于目前地球物理勘探技术的发展现状，地球物理勘探技术突飞猛进，不断出现新的功能和类型，有效扩大了地球物理勘探技术的应用范围。例如，在地球物理勘探过程中，根据使用标准和检测要求对超导重力仪设备和超导磁强计设备进行了优化和改进。改进后的仪器和设备，无论在精度还是稳定性方面，都有了很大改进，对矿产资源的勘探和开采作出了重大贡献。计算机辅助测试技术的应用是计算机技术发展的产物，具有良好的集成性。也就是说，在地球物理勘探过程中，通过物理勘探技术与测量仪器设备的集成，发现了应用过程中各类设备的新功能。通过应用新功能和优化旧功能，可以优化地球物理勘探技术，数据信息显示良好的准确性。此外，还可以反映计算机硬件和软件的发展趋势。灵活选择和使用高速数字单片机信号处理器应用于物探技术，提高了信号处理、数据处理和故障修复的功能，有效保证了物探技术的应用质量和效率。总线技术的开发与应用。总线技术在地球物理仪器设备中的应用是目前物理勘探工作中可用的最少的技术手段之一。物理勘探技术包括插件技术、模块化技术和构造块技术。该技术手段在应用过程中为自动测量提供了方便，同时可以快速发现相关参数值，以确保与多参数和多功能基点的一致性。在模块化系统中，结构可以保持紧凑状态以避免结构问题。数据采集技术与计算机技术的应用与发展。随着科技的发展和进步，地球物理勘探技术逐渐国际化，同时具有灵活性、数字化、功能性和智能性等诸多特点。随着社会经济的发展，社会生产和发展需要消耗大量能源资源。当今世界大部分地区的浅层矿产资源得到充分勘探开发，科技发展水平相对较高的国家正在逐步将其勘探活动转移到海洋地区、沼泽地区和沙漠地区等。以弥补当前国家发展中的资源短缺。结束语某水库坝体隐患部位较正常土体电阻率低，介电常数大，表现出低阻～高介电常数异常特征；高阶瑞雷波占主导地位，频散曲线出现“之”字形回折现象。某水库坝体地电断面中含水空洞呈封闭性低阻异常，坝身裂缝呈低阻异常与地表连通的条带状。高密度电阻率法适合坝体隐患普查及安全预报工作，瑞雷波法适应于坝体软弱层或疏松土体探测，地质雷达法适合坝体浅部隐患详查。利用合理的地球物理方法探测坝体隐患效果明显，且具有方便、快捷、无损的特点；多种方法综合应用可以消除单一方法的多解性，得出较合理的解释结果。参考文献：周冠一.地球物理勘探技术现状与发展[J].世界有色金属，2019,000(013):183,185.吴骏业、郭荣文、柳建新、陈杭.神经网络在地球物理勘探中的研究进展[J].工程地球物理学报，2020,