李建超 王長偉 劉潔

1 工程概況

清水河水庫位于云南省文山壯族苗族自治州境內。工程所在流域為清水江上游干流南丘河，屬珠江流域西江水系。清水江屬珠江流域西江水系南盤江的一級支流，河流從上至下流經(jīng)硯山、丘北、廣南三縣，于丘北縣的壩達村匯入南盤江，干流全長229 km，集水面積5 117 km2，其中文山州境內流域面積4 728 km2。清水河水庫為大（2）型，工程樞紐建筑物有攔河壩，供水工程有泵站、輸水線路。

本次探測的內容和目的為采用綜合物探方法基本查明上壩址區(qū)巖性分布、地質構造及巖溶發(fā)育等情況。

本次測探測部位位于上壩址右壩肩，布設測線與壩軸線平行。淺部探測采用高密度電法，實測為溫納裝置，電極距5 m，單一排列70 根電極，相應電極隔離系數(shù)19，供電電壓360～480 V；深部探測采用音頻大地電磁（EH4）法，電極距為30 m，點距為20 m。

2 地質簡況及地球物理特征

2.1 地質簡況

工程區(qū)位于南嶺東西向復雜構造帶西段與旋扭構造、弧形構造、北東向構造帶的復合部位，其西南部發(fā)育嶺南東西向構造帶西延部分，北部發(fā)育嶺南東西向構造帶，受多次構造運動影響，使得構造復雜，不同規(guī)模、不同方位和形態(tài)的構造十分發(fā)育。

工程區(qū)內出露的地層主要有版納組上段和第四系。根據(jù)不同層厚和巖性差異將版納組上段地層分為2 層，版納組第1 層（T2bb-1）以深灰色中厚層狀灰?guī)r夾泥質灰?guī)r為主；第2 層（T2bb-2）以黃綠色中厚層泥質粉砂巖夾灰黑色泥巖為主，中部夾有數(shù)層厚度不一的泥灰?guī)r及泥質灰?guī)r，其中灰?guī)r夾層巖溶發(fā)育。

據(jù)已有水文地質報告顯示，在區(qū)域內巖溶洞穴規(guī)模大小，數(shù)量的多寡，從分水嶺至排泄基準面有明顯差異，與工程區(qū)有關的巖溶發(fā)育程度可劃分為強、較強、弱3 個水平分帶，各帶特征見表1。

表1 巖溶發(fā)育程度平面分帶特征表

從水平方向上看，受地層分布、巖性、構造及水系等因素的共同作用。

構造運動造成地殼的抬升或沉降，破壞巖體的連續(xù)性和完整性，形成節(jié)理、裂隙等空隙，使地表水、地下水有了可滲入的空間，在可溶性碳酸鹽巖巖體中不斷的通過溶蝕、侵蝕作用擴大空間。不同力學性質的斷層導致巖體破碎程度、形式及充填情況差異很大，不同構造部位巖層變形破碎程度不同，共同導致了裂隙發(fā)育各具特點、強弱不等，裂隙發(fā)育的差異對巖溶發(fā)育的特征及強弱起著控制作用。

2.2 地球物理特征

研究區(qū)出露的地層主要有三疊系和第四系，根據(jù)實測物探成果，各巖性層電阻率參數(shù)見表2。由表知：具備地球物理探測的物理前提。

表2 各巖（物）性層電阻率參數(shù)表

3 成果分析

3.1 分析原則

密度電法測量較音頻大地電磁（EH4）法探測深度小，淺部分辨率高；由于高密度電法測量探測深度較小，在劃分巖性界線時，相較音頻大地電磁（EH4）法會有一定偏差，因此，在劃分巖性界線時會以音頻大地電磁（EH4）法成果為主；由于地表出露灰?guī)r對電極接地效果影響較大，造成地表電阻率不均勻，成層性較差；音頻大地電磁（EH4）法測量成果為卡尼亞電阻率等值線圖，高密度電法測量成果為電阻率等值線圖，二者電阻率計算方法不同，有本質區(qū)別。該地區(qū)高密度電法測量取得的電阻率相對音頻大地電磁（EH4）法較高，但二者曲線形態(tài)基本一致。

影響巖體電阻率值的因素主要為巖性、風化程度及構造發(fā)育、含水率、溶蝕是否發(fā)育及溶蝕充填物性質等。對于碳酸鹽地層，巖體越新鮮完整電阻率值越高；當巖體賦水時，風化程度越高、裂隙或溶蝕現(xiàn)象越發(fā)育、充填物泥質含量越大，電阻率越低；當巖體位于地下水位以上時，空氣充填的溶洞將為高阻反應。

3.2 巖性分析

通過圖1（SW2 測線電阻率反演等值線斷面圖）可以看出，圖中高密度電法電阻率等值線（圖1a）與音頻大地電磁（EH4）法電阻率等值線（圖1b）形態(tài)基本一致。

圖1 壩址區(qū)SW2測線電阻率反演等值斷面圖

根據(jù)圖（b）EH4 法電阻率反演等值線斷面圖中地層電阻率及其等值線分布和變化形態(tài)，沿剖面可大致以樁號0+145、0+475 為界橫向將基巖劃分為3 個單元，其中：

0+000—0+145 段，整體表現(xiàn)為較低阻特征體，電阻率范圍值10～700 Ω·m；推測為不同風化程度細砂巖夾數(shù)層厚度不一的薄層灰?guī)r的電性反映，其中細砂巖層厚較大，灰?guī)r層厚較小且?guī)r溶發(fā)育。

0+145—0+475 段，整體表現(xiàn)為高阻特征體，電阻率范圍值20～1 500 Ω·m，推測為不同風化程度灰?guī)r的電性反映。

0+475—0+620 段，整體表現(xiàn)為低阻特征體，電阻率范圍值20～700 Ω·m，推測為不同風化程度細砂巖、泥質粉砂巖夾灰黑色泥巖的電性反映。

3.3 構造發(fā)育情況

針對SW2 測線電阻率反演等值線斷面圖對主要構造進行了劃分。依據(jù)圖1（b）EH4 法電阻率反演等值線斷面圖解譯巖性界線2 條，破碎帶1 條，斷層1 條；依據(jù)圖1（a）高密度電法電阻率反演等值線斷面圖解譯巖溶發(fā)育區(qū)域1 塊，具體發(fā)育情況見表3。

表3 SW2測線成果推測構造特征表

3.4 成果驗證

后期在剖面95 m 處布設鉆孔SZK14（如圖2 所示），孔深120 m，鉆孔揭示在高程1 439.3～1 433.4 m段內為較破碎-破碎的細砂巖；中部為灰?guī)r夾層，1 432.4～1 424.9 m 段內巖溶發(fā)育，高密度電法成果高程1 421～1 433 m 反映為低阻特征體，電阻率小于200 Ω·m，鉆孔位置低阻區(qū)域相對較小，兩側區(qū)域較大，推測該區(qū)域破碎、巖溶較發(fā)育，屬區(qū)域巖溶發(fā)育程度平面分帶較強發(fā)育帶；在高程1 415.9～1 407.6 m 段內為破碎帶，帶內為碎塊和泥質充填物，碎塊含量低，成分為灰?guī)r和方解石在音頻大地電磁（EH4）法成果中反映為較低阻特征體，電阻率范圍值為200～350 Ω·m，與推測斷層f1相交。

4 結 語

圖2 壩址區(qū)SZK14鉆孔柱狀圖

本次物探工作，利用高密度電法測量查明60 m深度范圍內的巖溶分布情況，使用EH4 測量了解測區(qū)60～400 m 深度范圍的巖性、構造、溶蝕空間分布及發(fā)育情況。這兩種方法既能相互補充又能相互驗證，既能對淺部溶蝕發(fā)育情況有較高精度的判定又能對較深部巖性、構造、溶蝕異?？臻g分布及發(fā)育進行解釋。兩種方法相結合來解釋在一定程度上可以減少物探的多解性。在今后類似工程中有推廣應用價值。