复频电导探水的应用实例\同度物探工程物探仪器设备

复频电导探水的应用实例\同度物探工程物探仪器设备应用

工程概况

巴基斯坦NEELUM-JHELUM（以下简称“N-J”）水电站为长隧洞引水式水电站，引水隧洞部分采用TBM法施工。引水隧洞位于喜马拉雅造山带，隧洞埋深300～2000m，构造大量发育，地质条件复杂。砂岩和泥岩在深埋与强烈构造活动的影响下，岩体破碎，节理裂隙发育，极易发生变形与坍塌。围岩含水构造的存在，使泥岩软化，进一步降低了围岩的稳定性，甚至发生突泥涌水，威胁人员与设备的安全，造成灾难性事故。为了保证施工安全和施工进度，需在施工时探明掌子面前方围岩含水情况。

在TBM施工隧道内，TBM机贴近掌子面，现有探水方法无法应用，因复频电导方法探测距离大，抗干扰能力强，且观测系统布置于隧洞两侧，不受掌子面处TBM机影响，在N-J引水隧洞中选择复频电导方法进行超前探水。

超前探水成果

以掌子面里程D4+539.5位置进行的一次探测为例，其探测结果见图3。此次预报里程范围内，隧洞从地表水系下方地层内穿过，受地表河流影响，隧洞围岩含水情况复杂多变，对隧洞施工影响大。

(a) 复频电导探水偏移图像

(b) 钻孔涌水量分布

(c) 钻孔水压分布

图3 预报结果与钻孔含水性参数对比

图3-(a)为掌子面里程D4+539.5的复频电导探水偏移图像，图中反映了掌子面前方围岩复电阻率分布情况，图中蓝、绿、黄、红对应的区域复电阻率依次升高。由偏移图像中可知，偏移图像中，大部区域为蓝色低阻，说明总体而言预报范围内含水量较高，70m坐标位置的附近存在一高阻区域，表示该区域含水量降低。图3-(b)和3-(c)分别为钻孔得到的涌水量及水压随里程变化的散点折线图，由图中可知在70m坐标位置单位之间涌水量和水压均降低，表明复频电导探水结果与实际情况一致。

结论

复频电导超前探水技术使用100KHz～3MHz频率范围的电磁波，该频段电磁波在预报范围内的相干叠加，通过围岩的复电导率判断围岩含水性分布，利用相干叠加形成的驻波波节点频率确定围岩含水性变化界面的位置。由于该频段电磁波波长大，其预报距离长。由于探测发射的电磁脉冲电压高、电流大，该技术的抗干扰能力非常强。由于观测系统布置于隧道侧壁，使得该技术在TBM施工等掌子面有障碍物的运用隧道中都是复频电导探水技术，适合用于隧道长距离超前探水，尤其适合用于TBM施工隧道等干扰严重隧道。

目前该技术在巴基斯坦N-J水电站引水隧洞等工程中取得了良好效果，可准确预报围岩含水性及其变化界面位置