數(shù)字測井在工程勘察中的應(yīng)用

1、數(shù)字測井在工程勘察中的應(yīng)用數(shù)字測井在工程勘察中的應(yīng)用楊 秋 訪（廣東省地質(zhì)物探工程勘察院，廣州花都 510800）文 摘 本文介紹了數(shù)字測井在工程勘察中應(yīng)用的意義，數(shù)字測井的基本配置及各探管解決的地質(zhì)問題，結(jié)合在廣州市地鐵二號線工程勘察中的應(yīng)用實例，介紹了數(shù)字測井的部分成果。關(guān)鍵詞 數(shù)字測井 勘察 探管 聲波 電阻率一、 概述隨著國家經(jīng)濟建設(shè)蓬勃發(fā)展，重大建筑物不斷涌現(xiàn)，對工程勘察要求必將越來越高，如廣州市地鐵工程勘察中，不僅要求了解場地巖土工程性質(zhì)，而且還要求提供巖石的聲學(xué)力學(xué)參數(shù)和電參數(shù)等。目前巖土工程勘察中普遍存在勘察手段過于單一的問題，很少配合物探方法。而數(shù)字測井作為一種物探方法其特點

2、是數(shù)字化程度高，由電子計算機自動控制，能對井壁實施連續(xù)性測量，取得豐富的信息，能較精確反映井壁地質(zhì)剖面，提高勘察精度，而且通過各種方法計算，可求取工程勘察中所需參數(shù)。只要方法適當(dāng)，選擇探管有針對性，就能取得良好效果，可解決巖土工程勘察中的不少問題，不失為一種好的勘探方法。二、 數(shù)字測井系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字測井一般由井下探管、提升設(shè)備（絞車）、綜合面板接口、計算機、輸出設(shè)備等五部分構(gòu)成。三、可選探管系列及解決的主要地質(zhì)問題根據(jù)研究對象以及要解決的地質(zhì)問題可選擇不同的探管，一般數(shù)字測井的基本配置、各種探管的觀測參數(shù)及解決的主要地質(zhì)問題均大同小異，現(xiàn)以重慶地質(zhì)儀器廠研制的JBS-1數(shù)字測井站為例說明如下，見

3、下表：探管類型觀測參數(shù)可解決主要的地質(zhì)問題密度探管-密度自然40cm電位電阻率測量孔壁巖石的密度；不同巖層的視電阻率；劃分巖性，確定斷層等，常用于煤田地質(zhì)、水文地質(zhì)等。聲波探管聲波時差近接收時間劃分巖性；巖體聲學(xué)參數(shù)（縱波）、力學(xué)參數(shù)測定： 如巖體的動彈性模量，泊松比等；巖體工程地質(zhì)分類；圍巖應(yīng)力松弛帶的測定；混凝土強度檢測。井溫流體電阻率探管井溫流體電阻率測量鉆孔中的溫度；孔內(nèi)流體的電阻率；確定含水層、涌水層的位置；測定地下水流速等。三側(cè)向電阻率探管（聚焦探管）三側(cè)向電阻率巖性分層和測定巖土層視電阻率。由于采用特殊裝置，可減小井液及圍巖帶來的影響。使測得的視電阻率較接近于真電阻率，特別對高阻

4、薄層組成或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的交互層尤其有明顯效果。井徑探管井徑井徑參數(shù)與地層巖性有一定的關(guān)系，是劃分巖性的基本參數(shù)之一，同時也為其它參數(shù)異常解釋提供參考。電極系探管自然電位sp梯度電阻率電位電阻率激化率IP劃分井孔剖面；確定巖層電阻率近似值；劃分咸淡水分界線等等。四、 工程應(yīng)用實例聲波測井、視電阻率測井在工程勘察中應(yīng)用較多，僅以這兩種方法為例進(jìn)行說明：（一）、井孔地質(zhì)剖面劃分1、 巖石風(fēng)化帶劃分利用不同巖石風(fēng)化帶傳播速度明顯不同，速度變化不同的特征劃分巖石風(fēng)化帶。如強風(fēng)化帶巖石平均速度低且變化大，曲線跳躍劇烈，微風(fēng)化帶平均速度大，曲線平緩，而中風(fēng)化帶介于兩者之間。2、 孔內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造劃分復(fù)雜地層特別是巖

5、溶強烈發(fā)育或斷層破碎帶，由于巖芯破碎造成取芯率很低，僅靠地質(zhì)編綠人員和鉆機機長已難以準(zhǔn)確記錄不同巖性地層及裂隙的準(zhǔn)確位置，而結(jié)合數(shù)字測井會提高勘察精度，起到預(yù)想不到的效果。圖1、2分別為灰?guī)r地區(qū)巖溶和花崗巖地區(qū)斷裂破碎帶上的測井預(yù)處理曲線。 從圖中可知構(gòu)造部位的異常特征非常明顯，尤其是在斷裂帶上曲線鋸齒狀跳躍，地層參數(shù)：如基巖面、裂隙帶、溶洞頂?shù)装宓纫荒苛巳?。圖中還可知測井探測的溶洞比鉆探揭露的溶洞要大，這主要因為鉆孔僅為一個點，而測井則能探測到孔旁的地質(zhì)構(gòu)造。3、 用聲波測井和視電阻率測井測試巖土層波速和電阻率，求取巖土層 聲學(xué)力學(xué)參數(shù)和電參數(shù)巖體的聲學(xué)參數(shù)（主要是縱波速度VP）是巖體進(jìn)行工

6、程地質(zhì)分類，評價巖體質(zhì)量，了解洞室及巷道圍巖穩(wěn)定性的重要依據(jù)，巖體的彈性模量、泊松比、抗壓強度等力學(xué)參數(shù)是有關(guān)工程進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性評價以及工程設(shè)計和施工極為重要的基本參數(shù)。而通過測定巖體的聲學(xué)參數(shù)就可計算出上述力學(xué)參數(shù)。巖土層的電阻率是設(shè)計各種電氣設(shè)備接地時必須提供的電參數(shù)，同時又可為劃分巖性提供參考。廣州市地鐵工程為遂道建設(shè)工程，同時又有較多的電氣設(shè)備需要解決接地，因此，必須提供巖土層的聲學(xué)力學(xué)參數(shù)和電參數(shù)?？辈炱陂g參數(shù)測試時使用重慶地質(zhì)儀器廠研制的JBS-1數(shù)字測井站，選擇的探管為S521聲波探管、JD2長電極系探管、X411三側(cè)向（聚焦）探管。電參數(shù)測試時根據(jù)地層巖性選擇不同的探管工作，低

7、阻區(qū)選電極系探管效果較好，高阻區(qū)選X411三側(cè)向（聚焦）探管效果較好。附表1、附表2為廣州市地鐵2號線首期工程××站巖土詳細(xì)勘察階段電參數(shù)和聲波力學(xué)參數(shù)經(jīng)統(tǒng)計整理的結(jié)果表。參考文獻(xiàn) 1. 周天福主編. <<工程物探>> . 天津河海大學(xué). 中國水利水電出版社. 1997.102. 黃智輝. <<測井資料數(shù)字處理基礎(chǔ)>>. 重慶地質(zhì)儀器廠 中國地質(zhì)大學(xué) . 19983. <<巖土工程手冊>>編寫委員會. <<巖土工程手冊>>. 中國建筑工業(yè)出版社附表1 廣州市地下鐵道二號線首期工程

8、××站詳細(xì)勘察階段 鉆孔電測井巖、土層電阻率成果表 孔號MBZ3-孔號高程（m）測試深度(m)巖土分層代號地質(zhì)成因巖土名稱電阻率（.m）最小值最大值平均值1-17.162.10-3.50<2-1>Q4mc淤泥質(zhì)土層1422181-37.162.00-4.501-76.442.00-3.301-105.952.20-3.501-17.163.50-8.50<2-2>淤泥質(zhì)砂層2030251-76.443.30-14.201-105.953.50-6.501-186.412.00-9.601-205.462.00-8.001-17.168.50-10.5

9、0<3-1>Q3mc海相沖積砂層3040351-37.164.50-14.501-76.446.55-11.001-186.419.60-12.701-205.468.00-12.401-17.1613.20-18.20<3-2>Q3al+pl沖積-洪積砂層3045401-37.1614.50-18.901-76.4411.00-12.5016.00-17.001-186.4112.70-17.301-205.4612.40-16.201-76.4412.50-16.00<4>Q3al+pl沖積-洪積土層2835321-105.9514.20-15.00&l

10、t;7>K2S2a強風(fēng)化帶2030251-17.1618.20-21.20<8>中風(fēng)化帶2535301-37.1618.90-26.001-105.9515.00-20.601-186.4117.30-22.601-205.4616.20-18.001-105.9520.60-26.00<9>微風(fēng)化帶3550451-186.4122.60-25.001-205.4620.60-23.601附表2 廣州市地下鐵道二號線首期工程××站詳細(xì)巖土工程勘察階段鉆孔聲波測井波速及聲波力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果表孔號（MBZ3-）孔口高程（m）測試深度(m)巖土分層代號地質(zhì)成因巖土分層橫波速度平均值VS(m/s)縱波速度平均值VP（m/s）介質(zhì)的質(zhì)量密度(g/cm3)動彈性模量Ed(×106Kpa)動剪切模量Gd(×106Kpa)動泊松比Vd體積模量Mb(×106Kpa)波速比Kv完整性系數(shù)Ku1-105.9514.2-15<7>K2S2a強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖帶100520102.456.682.470.336.440.50.251-17.1618.2-21.8<8>中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖帶138326592.5212.854.820.3111.080.520.441-37.1618.9-201-