高密度電法在龍江穿越選址勘察中的應(yīng)用

張軍偉

摘 要：在長輸管道穿越龍江的選址勘察中，通過布設(shè)高密度電法物探剖面線，分析穿越軸線附近的巖溶發(fā)育情況，比選最優(yōu)穿越方案。

關(guān)鍵詞：選址勘察；高密度電法；巖溶；定向鉆

中圖分類號：U212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

概述

油氣管道穿越方式較多，如定向鉆、頂管、大開挖、鉆爆隧道、盾構(gòu)隧道等。隨著定向鉆穿越技術(shù)日益成熟完善、對環(huán)境影響較少、施工工期短，在管道穿越大中型河流時，往往優(yōu)先考慮定向鉆方案。由于對場地地質(zhì)情況認(rèn)識掌握不足，定向鉆容易在卵礫石層、較破碎基巖地層出現(xiàn)卡鉆、塌孔等工程事故，從而導(dǎo)致定向鉆失敗。鉆探作為常規(guī)勘察手段，是以多點(diǎn)代面的方式推斷場地地層，有時無法準(zhǔn)確揭露地質(zhì)情況，故需輔以高密度電法、淺層地震、地質(zhì)雷達(dá)等物探方法。

1 工程概況

廣西LNG天然氣管道工程穿越龍江的位置位于柳州市柳江縣流山鎮(zhèn)，穿越長度630m，管徑為DN600，設(shè)計(jì)壓力10MPa。勘察階段為選址勘察。

2 氣象水文地質(zhì)條件

2.1 氣象條件。年平均氣溫20.4℃，平均降雨量多于1400mm，年平均日照1600多小時，無霜期332天。一月平均氣溫10.4℃，七月平均氣溫28.9℃，年平均氣溫20.6℃；極端最高氣溫為39.1℃，極端最低氣溫為-1.3℃。年平均降雨量1424.7mm，多集中在5～9月，年平均蒸發(fā)量1419.5mm，年相對濕度76%；

2.2 水文地質(zhì)條件。勘察區(qū)兩岸屬于溶蝕谷地地貌，地形較平坦、開闊，大部分已經(jīng)辟為農(nóng)田。河道寬度約190m，河床受江水長期作用下縱向切割較深，水位深度差異較大，穿越區(qū)河流主槽水位深度一般約5～11m，局部深度約20m。

穿越區(qū)河床表層可見第四系沖洪積層和二迭系下統(tǒng)茅口階白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r。根據(jù)鉆探情況，兩岸覆蓋層10-15m，下伏基巖為白云質(zhì)灰?guī)r，為巖溶相對發(fā)育區(qū)段，在40m勘探深度內(nèi)未揭露到巖溶發(fā)育不良地質(zhì)現(xiàn)象。場區(qū)未發(fā)現(xiàn)有地裂、巖溶地面塌陷等不良地質(zhì)作用，勘探施工過程中也未遇到土洞、溶洞。

3 高密度電法應(yīng)用

3.1 工作原理及方法。高密度電阻率法是以研究地下介質(zhì)體的電阻率差異為地球物理基礎(chǔ)的方法，利用管道穿越區(qū)地層的電阻率差異（電阻率值與巖體的性質(zhì)、孔隙度等的性質(zhì)有密切的關(guān)系），研究勘探點(diǎn)下地層的視電阻率值沿深度和水平方向斷面的變化狀況，借以探查管道穿越區(qū)勘察區(qū)地層、構(gòu)造分布等。

本次沿管道中線及左右兩側(cè)各10m布置了3條電法測線，3條測線長度均為740m。本次高密度電阻率法測量儀器為WDJD-2型多功能數(shù)字高密度電阻率儀。采用聯(lián)合三極裝置，即在一條測線上同時做A-MN和B-MN測深排列。本次測量采用的測量電極距為10m，測量層數(shù)為8層，對應(yīng)供電極距AO為15～85m。

3.2 解釋原理。根據(jù)工程地質(zhì)測繪及鉆探揭露，擬建場地在勘察深度范圍內(nèi)的地層主要由第四系全新統(tǒng)人工堆積層耕植土及沖洪積層粉質(zhì)黏土、紅黏土，下伏基巖為白云質(zhì)灰?guī)r。管道穿越區(qū)可能產(chǎn)生巖溶的白云質(zhì)灰?guī)r具有比較高的電阻率，完整巖石的電阻率一般為1000Ω·m以上。巖溶區(qū)孔隙度增加、含水性也增加，而當(dāng)?shù)氐叵滤碾娮杪室话銥?0～100Ω·m左右，巖石含水性增加使得電阻率減小，將產(chǎn)生低阻異常。覆蓋土層的電阻率比較低，一般為20～300Ω·m左右，與灰?guī)r和白云巖也有明顯的電阻率差異。

3.3 解釋推斷。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后繪制成電阻率剖面圖，三條測線的測量結(jié)果彼此非常相近，可以合并討論。

如圖1所示，穿越軸線主要有3個低阻異常區(qū)域：

3.3.1 里程0+110m左右存在一個低阻凹陷，推斷為溶槽異常。3.3.2 江心一帶（里程0+400～0+440）有一個向東南方向陡傾斜、向深部延伸較大的強(qiáng)烈低阻異常，推斷為巖溶強(qiáng)烈發(fā)育帶。從地形上看，該異常對應(yīng)河床最深部位，極可能含有溶洞。

3.3.3 里程0+530左右，深度約12m有一個低阻異常，推斷為溶洞異常。

3.3.4 其余地段沒有發(fā)現(xiàn)明顯的巖溶異常，但是根據(jù)電阻率剖面圖，龍江東南岸巖石比較完整，而西北岸巖石的完整性看起來較差。

4 定向鉆方案分析

物探推斷龍江穿越軸線附近存在溶槽、溶洞異常、巖溶強(qiáng)烈發(fā)育帶。

4.1 定向鉆方案：需選擇合理出入土角及曲率半徑及深度，避開溶洞；溶槽貫穿較深、較寬，可采取向河床方向移動穿越點(diǎn)及選擇合理出入土角及曲率半徑避開。江心巖溶強(qiáng)烈發(fā)育帶寬約40m，極可能存在溶洞，定向鉆無法避讓，穿越該段時極易出現(xiàn)冒漿、卡鉆、導(dǎo)向不利等事故，導(dǎo)致定向鉆施工失敗。故龍江穿越不宜采取定向鉆穿越方案。

4.2 圍堰導(dǎo)流（大開挖）：穿越處龍江多年平均水位寬度大于100m，在枯水期水面寬度100m左右，水深5-11m，受地形條件限制，圍堰導(dǎo)流難度較大，造價(jià)較高，且需臨時改變河道，故不推薦使用圍堰導(dǎo)流（大開挖）方式穿越方案。

綜合考慮，推薦龍江穿越方案可采取水下沉管（大開挖）方式穿越，施工過程中需注意水下施工質(zhì)量及安全。

結(jié)語

通過對物探剖面、場地地形及地質(zhì)條件分析，建議龍江采用水下沉管（大開挖）穿越。在下一階段勘察中應(yīng)有針對性對高密度電法解釋的低阻異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，進(jìn)一步查明巖溶發(fā)育情況。

參考文獻(xiàn)

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