地球物理方法在某水庫壩體隱患探測中的應用研究摘要：水庫是一種十分重要的水利工程，具有供水、防洪、灌溉、養(yǎng)殖等多方面的效益。我國9萬多座水庫95％以上采用土石壩，不少壩體存在嚴重隱患，包括洞穴、土體疏松帶、裂縫、滲漏、滑坡等，每逢汛期可能演變?yōu)殡U情，危及下游居民生命財產(chǎn)安全。因此，早發(fā)現(xiàn)壩體隱患并采取相應治理措施具有重要意義。本文主要分析地球物理方法在某水庫壩體隱患探測中的應用。關鍵詞：壩體隱患；瑞雷波；高密度電阻率法；地質雷達；異常模式引言我國壩體隱患探測技術始于20世紀80年代，90年代后國家設立科技攻關課題、舉辦學術研討會等，有力地推動了壩體隱患探測技術的發(fā)展。地球物理方法具有快速檢查、連續(xù)掃描、無損、成本低的特點，有效地彌補了傳統(tǒng)鉆孔取芯、開挖取樣方法費時費力、破壞程度大等缺陷，因此得到越來越廣泛的應用。目前物探技術還沒完全適用于堤壩隱患探測，方法和儀器在分辨率、可靠性等方面還需要進一步研究。1、地球物理特征壩體土主要是連續(xù)土，壩體結構緊湊與壩基土不同。當隱患（如空洞、裂縫等）。）發(fā)生在壩體內部，層內形成一個小空間，其彈性特性（波速）與周圍土壤有明顯差異。當隱患高于水位時，充空氣的比周圍土壤的比阻力更大，介電常數(shù)低于土壤，隱患的特點是對低介電常數(shù)的電阻較高。當隱患低于水位時，注滿河水的阻力小于周圍土壤，介電常數(shù)大于土壤，隱患表現(xiàn)為對高介電常數(shù)的阻力較小。壩體正常介質與隱密介質之間彈性、電阻和介電常數(shù)的差異，為用地球物理方法檢測壩體隱秘危險提供了良好的條件。提出了瑞利波法、高密度電阻率法和地面雷達法進行綜合檢測。2、新技術下的地球物理勘探隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，地球物理勘探儀器設備逐漸科技化，先進的電子技術逐漸取代了傳統(tǒng)的地質勘探設備，提高了地球物理勘探的質量。地球物理勘探技術根據(jù)探測深度分為超薄層、平坦層、中層至深層層和深層層。超淺勘探時，可以選擇地震地表技術和地質雷達技術。在淺探中，可以選擇高頻電磁成像技術和高密度電阻。在中深勘探過程中，可以選擇高精度重力試驗和可控電磁源探測。在深度勘探過程中，可以選擇深埋勘探技術、高精度加工測量技術和天然大地電磁勘探技術。3、野外施工方法3.1瑞雷波法我國瑞雷波法工程勘探的研究始于20世紀80年代中期，是一種新型的物探方法。瑞雷波是由縱波和橫波在彈性介質分界面相互干涉疊加而出現(xiàn)的一種波形轉換的波動，能量幾乎集中在一個波長范圍內，能量密度隨波的傳播半徑ｒ的增大而減小，振幅按ｒ衰減。瑞雷波在均勻介質中傳播時，無頻散特性，但是瑞雷波在非均勻介質中傳播時，不同頻率的瑞雷波其傳輸速度時不同的，即出現(xiàn)頻散現(xiàn)象。瑞雷波法是利用瑞雷波的這種頻散效應，通過數(shù)字信號處理，提取頻散曲線，達到探測地下異常體的目的。3.2高密度電阻率法高密度電阻率法與常規(guī)電阻率法原理相同，隨著科技進步，發(fā)展成為一種陣列式電阻率測量方法，它將電阻率法與計算機數(shù)字技術結合，集電剖面和電測深于一體，采用高密度布點，進行二維地電斷面的測量，既能揭示地下某一深度水平巖性的變化，又能提供巖性沿縱向的變化情況。本次電阻率數(shù)據(jù)采集選擇溫納裝置，電極距2.0ｍ，最大隔離系數(shù)16層，供電電壓200Ｖ。3.3方法分析各種地球物理方法有著自身的優(yōu)缺點和適應性，根據(jù)異常體的特性選擇合理的方法，才能達到有效勘探的目的。①高密度電阻率法基于地層電性差異，且對低阻目標體反應靈敏；壩體隱患常在水的作用下發(fā)生，水的導電性較周圍土體好得多，其在地電斷面中表現(xiàn)明顯；故高密度電阻率法適合壩體隱患普查及安全預報工作。②瑞雷波法基于地層彈性差異，土體瑞雷波速度為剪切波速度的0.91倍～0.98倍，而土體的剪切波速度是評價巖土體強度的重要指標；當?shù)貙哟嬖谲浫鯅A層時易激發(fā)產(chǎn)生高模式瑞雷波，多模式瑞雷波頻散能量譜中，高模式波占主導地位，疊加頻散曲線會出現(xiàn)明顯“之”字形回折現(xiàn)象，故瑞雷波法適應于壩體軟弱層或疏松土體探測。③地質雷達法采用高頻電磁波，其分辨率優(yōu)于其他方法，但是考慮到水庫壩區(qū)地下水位較高，高頻信號衰減迅速，難以達到探測深部異常體的目的，故地質雷達法適合壩體淺部隱患的詳查。4、地球物理勘探技術未來發(fā)展趨勢關于目前地球物理勘探技術的應用現(xiàn)狀，相關專業(yè)人員與物理勘探工作者之間的關系不夠密切，即使結合各種任務，也存在疏忽，難以滿足相互支持和發(fā)展的需要。在實際工作中，相互監(jiān)督和共同進步的現(xiàn)象也存在問題。工作人員沒有充分發(fā)揮計算機網(wǎng)絡的功能，在數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)查詢中往往處于被動狀態(tài)。在信息技術飛速發(fā)展的背景下，員工必須系統(tǒng)地掌握和運用計算機網(wǎng)絡技術，以確保提高自身的工作效率，全面、準確、安全地完成所有地球物理勘探工作。地球物理勘探的技術解釋遵循了多反饋的基本原理，如以下細節(jié)所示。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對能源資源的需求逐日增加，關注度逐漸提高。在地球物理勘探技術的研究開發(fā)過程中，研究者們不斷投入金錢和精力來取得突破。關于目前地球物理勘探技術的發(fā)展現(xiàn)狀，地球物理勘探技術突飛猛進，不斷出現(xiàn)新的功能和類型，有效擴大了地球物理勘探技術的應用范圍。例如，在地球物理勘探過程中，根據(jù)使用標準和檢測要求對超導重力儀設備和超導磁強計設備進行了優(yōu)化和改進。改進后的儀器和設備，無論在精度還是穩(wěn)定性方面，都有了很大改進，對礦產(chǎn)資源的勘探和開采作出了重大貢獻。計算機輔助測試技術的應用是計算機技術發(fā)展的產(chǎn)物，具有良好的集成性。也就是說，在地球物理勘探過程中，通過物理勘探技術與測量儀器設備的集成，發(fā)現(xiàn)了應用過程中各類設備的新功能。通過應用新功能和優(yōu)化舊功能，可以優(yōu)化地球物理勘探技術，數(shù)據(jù)信息顯示良好的準確性。此外，還可以反映計算機硬件和軟件的發(fā)展趨勢。靈活選擇和使用高速數(shù)字單片機信號處理器應用于物探技術，提高了信號處理、數(shù)據(jù)處理和故障修復的功能，有效保證了物探技術的應用質量和效率?？偩€技術的開發(fā)與應用?？偩€技術在地球物理儀器設備中的應用是目前物理勘探工作中可用的最少的技術手段之一。物理勘探技術包括插件技術、模塊化技術和構造塊技術。該技術手段在應用過程中為自動測量提供了方便，同時可以快速發(fā)現(xiàn)相關參數(shù)值，以確保與多參數(shù)和多功能基點的一致性。在模塊化系統(tǒng)中，結構可以保持緊湊狀態(tài)以避免結構問題。數(shù)據(jù)采集技術與計算機技術的應用與發(fā)展。隨著科技的發(fā)展和進步，地球物理勘探技術逐漸國際化，同時具有靈活性、數(shù)字化、功能性和智能性等諸多特點。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，社會生產(chǎn)和發(fā)展需要消耗大量能源資源。當今世界大部分地區(qū)的淺層礦產(chǎn)資源得到充分勘探開發(fā)，科技發(fā)展水平相對較高的國家正在逐步將其勘探活動轉移到海洋地區(qū)、沼澤地區(qū)和沙漠地區(qū)等。以彌補當前國家發(fā)展中的資源短缺。結束語某水庫壩體隱患部位較正常土體電阻率低，介電常數(shù)大，表現(xiàn)出低阻～高介電常數(shù)異常特征；高階瑞雷波占主導地位，頻散曲線出現(xiàn)“之”字形回折現(xiàn)象。某水庫壩體地電斷面中含水空洞呈封閉性低阻異常，壩身裂縫呈低阻異常與地表連通的條帶狀。高密度電阻率法適合壩體隱患普查及安全預報工作，瑞雷波法適應于壩體軟弱層或疏松土體探測，地質雷達法適合壩體淺部隱患詳查。利用合理的地球物理方法探測壩體隱患效果明顯，且具有方便、快捷、無損的特點；多種方法綜合應用可以消除單一方法的多解性，得出較合理的解釋結果。參考文獻：周冠一.地球物理勘探技術現(xiàn)狀與發(fā)展[J].世界有色金屬，2019,000(013):183,185.吳駿業(yè)、郭榮文、柳建新、陳杭.神經(jīng)網(wǎng)絡在地球物理勘探中的研究進展[J].工程地球物理學報，2020,