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物探方法与技术水利规划与设计2014年第2期

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卡拉水电站上坝址平洞地震波CT探测

黄凤林

(浙江华东工程安全技术有限公司浙江杭州310030)

【摘要】采用平洞地震波CT探测方法，可以查明平洞间裂隙特征、形态、强卸荷位置以及拉裂缝是否连通等，为地质人员处理坝址基础提供依据。

【关键词】平洞地震波CT探测观测系统地震波波速炸药破碎岩体【DOI编码】10.3969/j.issn.1672-2469.2014.02.003

【中图分类号】P631.4【文献标识码】B【文章编号】1672-2469(2014)02-0005-03

雅砻江卡拉水电站位于四川省木里藏族自治县西北部的雅砻江上，坝址距木里县城120km,距西昌市365km。卡拉水电站初拟上、中、下三个坝址，坝段长约17.5km。工程区对外交通极为不便，沿雅砻江右岸上、中、下坝址间有新建勘测公路相通。

我公司于2010年5月2日至2010年5月16日，对卡拉水电站上坝址上坝线坝址区PD39～PD40、PD39～PD43、PD39～PD44三组平洞进行地震波CT探测，获得地震波射线5544条。

1工程区地形、地质条件

工程区位于康藏高原东南，工程区内山川地势呈北高南低状，属于大雪山脉，山峰高程多在5000m左右，相对高差多大于1000m,属高山地貌。雅砻江在本区自北向南流，江水水面宽大(在60m以上),水流较急，河谷及其支流强烈侵蚀切割。

卡拉水电站上坝址上坝线基岩以变质砂岩为主，部分测段有砂质板岩、大理岩和含炭质板岩。为了查明平洞间裂隙特征、形态、强卸荷位置以及拉裂缝是否连通等，特布置平洞地震波CT探测。

2探测仪器、探测原理及方法

2.1探测仪器

平洞地震波CT探测使用美国的SE-24工程地震仪及配套设备。该仪器具有分辨率高，抗

干扰能力强等特点，符合物探规程对仪器参数的要求。

2.2探测原理及方法

地震波速度层析成像技术(地震波CT)是基于地震波射线理论，通过测量地震波的旅行时间，研究地震波在地层中速度场的变化，对地震波射线进行追踪反演，重构地层数据模型。由于其原理与医用CT相仿，故简称地震波CT。

平洞地震波CT探测是利用位于同一平面上的两个平洞，一个平洞激发地震波，另一个平洞接收地震波。在两个平洞间作出大量交叉的地震波射线，读取每条射线的地震波初至时间。把两平洞间的断面划分为M个小单元，依据每一条射线的激发点坐标、接收点坐标、地震波初至时间，遵循Fermat原理计算射线路径，建立大型线性方程组，采用重构模型反演拟合算法求解每一个单元地震波速度。

本次探测具体采用方法为：

(1)在PD40平洞左壁风钻孔孔内激发，激发点距一般为2.0m,风钻孔孔深一般为1.5m,放炮洞段为洞深1.0～100.0m。在PD39平洞左壁接收，道间距为2.0m,接收洞段为洞深0~

100.0m

(2)在PD43平洞左壁风钻孔孔内激发，激发点距一般为2.0m,风钻孔孔深一般为1.5m,

作者简介：黄凤林(1963年一),男，高级工程师。

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放炮洞段为洞深1.0～80.0m。在PD39平洞左壁接收，道间距为2.0m,接收洞段为洞深0~100.0m。

(3)在PD44平洞左壁风钻孔孔内激发，激

发点距一般为2.0m,风钻孔孔深一般为1.5m,放炮洞段为洞深1.0～108.0m。在PD39平洞左壁接收，道间距为2.0m,接收洞段为洞深0~92.0m。

本次所用CT软件采用最短路径射线追踪法计算理论射线，以最小二乘共轭梯度法(LSQR法)进行反演解释。LSQR法具有收敛快、稳定性好、分辨率高等特点，而且易于用阻尼因子控制其反演成果质量，可较准确地反演出各地层的形态以及岩体中的结构构造。

地震波CT反演拟合计算结果，得到每个地层单元的波速值以及整个断面的地层波速等值线图。结合已有地质资料，对断面波速等值线图作出合理的地质解释，可绘制地震波CT波速一地质解释成果剖面图。平洞地震波CT探测观测系统示意图见图1。

3资料整理及成果分析

3.1资料整理方法

(1)记录整理。现场探测做了大量的准备工作，采取各项有效措施，使用炸药爆破能量充足，获得了大量的地震波原始记录。要求原始记录初至值清晰，质量优良。

(2)读取