在地质勘探领域,水域(如水库)与隧道的勘探一直是难点 —— 水库区水流、波浪干扰强,隧道内空间受限且安全要求高。北京同度工程物探技术有限公司(以下简称 “同度物探”)通过电火花震源(TD-Sparker) 与TST 隧道地质超前预报系统的技术创新,在 HK 地区 GH 水库、全国多类隧道工程中实现突破,用实测数据证明了技术实力。以下结合真实工程案例,详解两大技术如何破解勘探痛点。
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图1 GH水库位置图
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图2 GH水库电火花震源布设图
一、HK 地区 GH 水库:电火花震源填补水域勘探空白,浅层资料精度达标
GH 水库位于 HK 三维工区核心勘探区,南北长 3.35km、东西宽 2.32km,总面积达 7.8km²,是典型的 “水域勘探难点区”—— 水流、波浪反射干扰强,易遮挡有效地震波,传统震源难以获取清晰数据。本次工程采用TD-Sparker 电火花震源施工,累计完成 550 炮激发,关键施工参数与效果如下:
1. 精准施工:参数适配水域场景
为适配水库环境,施工中严格控制核心参数:
·炮头沉放深度:2-2.5m(避开表层水流干扰,确保能量有效传递)
·放电电压:8KV(平衡能量与安全性,避免水域周边影响)
·勘探范围:覆盖水库全区域,属于 HK 三维工区满次勘探范畴
2. 实测效果:中浅层信噪比高,干扰可高效去除
通过电火花震源激发,成功获取4s 以上连续地震反射资料,单炮记录与数据处理结果显示三大优势:
·有效信息清晰:中浅层信噪比较高,2.5s 以上深度可见强反射信号,满足地质勘探对浅层构造的识别需求;
·有效频带宽:经分频滤波处理(20-40Hz、30-60Hz、40-80Hz),有效频带可达 80Hz,不同频率范围适配不同勘探需求 ——40-80Hz 频段几乎完全去除面波干扰,20-40Hz 频段保留更多浅层有效波;
·填补 “勘探天窗”:对比 “仅炸药震源” 与 “炸药 + 电火花联合震源” 的叠加剖面(图 5-7),电火花震源能精准弥补水库区浅层地震资料空白,让勘探数据覆盖无死角,完全满足地质任务要求。
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图3 电火花震源单炮记录
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二、全国多类隧道工程:TST 系统无炸药探测,10 + 场景精准预报
隧道勘探的核心痛点是 “安全” 与 “精准”—— 传统炸药震源存在安全隐患,且难以识别岩溶、孤石等孤立异常体。同度物探TST 隧道地质超前预报系统采用 “散射 + 反射双模型”,搭配TDIS1800 手持可控冲击震源或背包式电火花震源(TD-Sparker BKPK),实现 “无炸药、远距离、高精准” 探测,已在 10 + 隧道场景验证效果。
1. TST 系统核心优势:解决传统勘探 4 大痛点
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2. 典型隧道案例:从岩溶到采空区,全场景覆盖
(1)档帕山隧道:135m 岩溶精准预报,规避涌水坍塌风险
·工程场景:铁路隧道岩溶探测,原设计某段为 V 级围岩,需确认是否存在大型空腔岩溶;
·探测结果:TST 系统预报 YK380+692-YK380+726 段(34m)存在大型空腔岩溶,围岩稳定性差,雨季可能涌水;
·施工验证:掌子面开挖至对应里程时,揭露 3 条大型溶洞(最长 126m,高 2-25m),与预报完全一致,及时调整支护方案,避免坍塌。
(2)大盾构穿河隧道:三维探测地质灾害,指导施工参数优化
·工程场景:穿河盾构隧道,需监测不同里程围岩强度与结构面发育情况;
·探测结果:通过波速分布(3470m/s→2850-2950m/s→3000-3720m/s),精准划分 3 段围岩,识别出 “中小型结构面发育区”;
·应用价值:根据预报调整盾构推进速度(4.5mm/min→2mm/min)与总推力(130000KN→110000KN),避免设备损耗与隧道变形。
(3)山 230 平硐采空区探测:220m 范围内裂隙带 + 小采空区全识别
·工程场景:采矿巷道采空区探测,防止开挖中突水或坍塌;
·探测结果:TST 系统在 100-220m 范围内识别出裂隙带与小采空区,波速低至 2500m/s;
·施工指导:提前对采空区进行填充处理,开挖过程零安全事故。
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图5 电火花震源激发的初叠加剖面
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图6 炸药震源激发的过水库叠加剖面
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图7 炸药震源与电火花震源联合激发的初叠加剖面
三、为什么选择同度物探的勘探技术?
1.场景适应性强:从水库水域(电火花震源)到隧道(TST 系统),从岩溶、破碎带到采空区,覆盖陆地、水域、地下全场景;
2.安全与效率兼顾:无炸药震源降低安全风险,自动化处理减少人力成本,探测距离>100m 减少重复施工;
3.数据真实可验证:HK 水库浅层资料填补、档帕山隧道岩溶预报等案例,均经现场施工验证,准确率高;
4.技术参数领先:电火花震源有效频带 80Hz,TST 系统分辨率 1m、频带 0.5-7000Hz,满足高精度勘探需求。
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