中铁第一勘察设计院集团有限公司
1953~1968年
1953年勘测宝成线、兰新线时,因工程地质和水文地质条件复杂,需要经济快速的勘探方法。苏联专家萨瓦连斯基顾问建议采用物探方法,经筹备于1954年初在北京琉璃河进行了试验工作,从此开创了中国铁路工程物探的先河。并成立第一个电探组,由顾靖诚、陈广庆等8人组成,顾靖诚任组长,电探组在宝成线观音山进行生产试验,后调往兰新线。同年,上海地质仪器厂仿制出苏联型电位差计,头两台仪器(编号001号和002号)由铁道部购调给西北设计分局物探组。开展电测深、电剖面、充电法等工作,在滑坡、桥基、隧道等工程勘察中应用。编写了包括操作、跑极、记录、计算、内业资料整理等电法勘探各个生产环节的技术标准,以及培训学习讲义。资料解释使用的是贝拉耶夫三层量板和达哈洛夫二层量板。
1955年技术人员进行物探专业培训,由顾靖诚、陈广庆等讲课。国家统一分配了京地质学院物探专业毕业生陈开发、王光立、铁泽荣、郭金龙四位来院工作,至此已有29名技术人员、35名工人、共4个电法组。先后在兰新、宝成、兰青、宝天、兰银等线工作。同年有来自其它铁路设计分局的物探技术人员,参加西北铁路物探工作。当时的主要技术参考书是1955年4月铁道出版社出版的由苏联A·M郭列里克、M·M沙哈洛瓦编著的《电法勘探在铁路工程地质勘察中的应用》。
1956年初蒋尧在电位差计上增加了灵敏度扩大器。陈庆祥使用“向量法”计算地下水流速流向(参见《向量求流速流向》1959.03《铁道设计》,铁一院内部刊物)。同年物探技术人员39人,共7个电法组,直到1961年一直保持三十多人的水平。
1957年初购置上海地质仪器厂仿苏56型半自动电测井仪,在水源孔中,电测井主要划分地层、含水层位置。刘鸿步开始自主研制“自动补偿电法仪”,1958年研制成功,1961年在洛阳-鱼洞子专用线滑坡勘探中首次使用。同年1~3月院在兰州举办了“电法、测井学习班”。来自铁一、二、三、四院,部分铁路局、工程局以及建工部、水电部、交通部、第一、第二机械工业部等七个部的学员共约90人,参加学习,由苏联专家扎瓦里申讲电法勘探、由院老技术人员讲地质和水文地质课程,培训地点在兰州。
1957~1959年在青藏线冻土勘察中,对昆仑山~唐古拉山、祁连山的大通山~托赖山做了冻土电法总结(参见《长年冻土(永冻土)调查中的电法勘探》1960.10《铁道设计》,铁一院;《青藏高原多年冻土电探小结》65-36《科技资料》,铁一院)。随后1975~1977年又在青藏线做了冻土物探,陈庆祥写了《多年冻层区电探的几个特点》,对冻土电探做了系统总结。
1958年“大跃进”期间有11个电法组。
1959年3月~1960年2月北京地铁初测,在建国门、崇文门、前门、东单、西单、复兴门、海淀、北大、清华校园内、石景山、门头沟、房山县的部分地区,为配合线位方案比选,蒋明哲、贺仲颉等人使用型电位差计,做了大量物探,查明基岩埋深、第四系地层和地下水。
1960年购入上海地质仪器厂产激发极化仪,施己甫、王光立在新疆用于水源勘察和太中线定边马莲滩半沙漠地区找水。用仿苏半自动电测井仪划分含水层,在100多米深找到水量Q=1000m3/d的淡水。朱定邦、曾沂祖等开展放射性自然γ和γ-γ测量,放射源为钴60,用以划分隔水层、测定岩土密度及确定河床冲刷深度。60年代初物探专业承担了土壤电阻率和大地导电率测量方法的应用研究,确定应用条件和解释方法。陈庆祥提出“直观解释法”、陈开发提出 “拐点切线法” (参见《电测深曲线直观解释法介绍》65.09《科技资料》,铁一院内部资料);通过分析发现假A、假Q型曲线的变化点,与含水界面相对应,如滑坡面上薄含水层、基岩中结构面的过渡带、多年冻土上限和多年冻土富冰、含土冰层等。1961年应用直观法在略渔线黑山沟滑坡,解决了石墨片岩分布范围、基岩面、滑动面上薄含水层。1963年又用直观法进行青藏线西格段青海湖站深井水源勘探。1969年对热水煤矿专用线多年冻土路基工点勘探,分析属于岛状冻土区。
1963年应敦煌文物部门委托,贺仲颉、廖星汉等人采用直流电法寻找被风沙掩埋石窟.
1966年曾昭璜等人组建第一个地震组,使用“51型”地震仪在宁夏汝箕沟试验成功,后在兰新线武威南站水源勘察,利用初至折射法确定了地下水位;同年电法仪器由DDC-2A电子自动补偿仪替换了型电位差计。在陇海铁路临潼至孟源段,采用中梯剖面法探查施工中遇黄土洞穴、地窖、古墓等。
1968年购置北京地质仪器厂DZQ65型12道晶体管地震仪, 1970年地震组在西康线(时称703线),做了桥基、隧道、滑坡、断层、河岸防护等勘察,主要工点采用了地震、电法进行综合分析解释,提高了定性、定量解释精度与成果可靠性。
1960年后国家进入经济困难时期,1961~1964年,物探组减少到5个,技术人员减少到二十余人。
自1954年至“文化大革命”,顾靖诚在院地路处任主任工程师,主管院物探工作。
1968~1979年
在“文化大革命”中,院撤销地质路基处,成立综合生产办公室,内有少数地质各专业人员做管理工作,1972年8月院机关恢复生产处科,线路处内设地质路基组,负责地质各专业的管理。自1971年起,王光立、施己甫二人在院内负责物探管理工作。1972年全院共6个物探组,1975年青藏线上马增为7个组;1978年二总队格尔木成立物探队,辖3个组,队长李星璨、副队长张锡玉,承担青藏线、“青新线”(格尔木---库尔勒线)铁路初测阶段的物探工作;1979年初,三总队地震组(赵宜亭等人)调二总队物探队,辖4个组;1981年初,物探队调山东泰安参加泰安车站岩溶病害整治工作,至1983年底,队长为李星璨,副队长潘志波,后勤副队长李占国。
1970年在西康线柞水地区桥址勘探中,张守智首先开展地震测井,解决地质分层,提高了地震资料的定量解释精度。
1971年西康线柞水花园沟口断层勘察。断层处于泥盆系千枚岩中,波速差异小,初至折射法解释困难,曾昭璜利用“二次折射波”勘察取得成功,在此基础上,张守智进一步提出勘察断层倾角的方法。
1972年西康线下马,地震组调西延线,1974年宝中线中卫黄河特大桥选址勘探,测区属8度高地震烈度区,黄河河道宽达5~10km,第四系沉积以细颗粒为主厚度达100多米,桥基安置困难,物探在上下游100多公里范围内做了大量工作,为桥址选择提供了理想的资料。同年8月地震组调南疆线,在乌鲁木齐~库尔勒线海拔3000多米的奎先达板隧道进行物探工作,在深埋600m长6.2km隧道勘查中首次采用电法和地震两种方法的综合物探。
1973年施己甫等人汇编《浅层直流测深对比法解释》发往国内物探届互相交流学习。
1975年南疆线吐库段乌斯特车站供水水源勘查。采用联合剖面法和电测深法,在30多米覆盖层下找到花岗岩与片岩的断层接触带,宽度约60m、走向E-W、倾向南、倾角约35°,据此布孔成井,水量达1344 m3/d。20年后回访,水井水质稳定,运营正常;曾昭璜配合上海地质仪器厂研制DS-4型地震仪,并撰写了《地震勘探伐限原理与临界解释》一书,1978年获甘肃省、铁道部和国家科技进步奖。5月在格尔木办地震勘探培训班,后用于青藏线、青新线、宝中线勘探中;青藏线察尔汗盐湖铁路勘察,物探采用直流电法、声波法、测温法,查明了盐湖中盐溶、溶洞分布,该线1979年建成通车运营,1986年获铁道部甲级、国家质量银奖, 1987年获国家优秀工程银质奖,1988年获国家科学技术进步二等奖。
1976年兰州铁路局洛门铁路疗养院地热资源,因水量、水温不能满足需要,需寻找新井位,物探张守智负责,采用电测深法,经过10个月的工作,在疗养院约一平方公里范围内,查清了断裂构造分布、热水与断裂构造的关系、富水构造向地下300m延伸情况。成功打出了承压热水自流井,水温57℃,水量每昼夜近千方, 1989年获铁道部优秀工程勘察二等奖。
在1970年陕北激发极化法找水和1972年“激发衰减时法”找水实践的基础上, 1976年谢明魁进一步研究提出二次时差法。二次时差是同一极距,大小两种激发电流所得衰减时之差,它反映了含水层或非含水层的深度和厚度,零线以上正异常包含的面积称含水因素,与地下水的单位涌水量相关,可以估算相对涌水量,结合电阻率等参数,可以相对比较水质好坏,圈定淡、咸水分布范围。专门研制的数字式JSC2地下水探测仪,经陕西、山西、甘肃、青海、河南、山东等地试验,对第四系孔隙水和基岩裂隙水应用效果显著。1979年获甘肃省科学大会奖,1980年获铁道部科学大会奖。1993年通过铁道部鉴定,获铁道部科技进步三等奖。
1976年在天兰线电化改造大地导电率测量中,经过约两年对比试验,采用《日本量板》做计算依据,不再套用传统“拉德列曲线”。
1979~1993年
1979年初,院地质勘察处设物探科,从生产组调有经验物探技术人员8人,负责物探技术管理工作,张兆铭任科长,直到1991年5月,后由张守智接任物探科长。1981年铁道部引进日本OYO公司马克赛斯(McSSES)2400型24道地震仪、法国索普罗莫公司梅洛斯地面电磁波(频率测深)仪。地震仪轻便多道,直接打印不用洗相,具有叠加功能,有利于提高信噪比,先后在宝中线、泰安、阳涉线、孝柳线等多地完成了大量地震勘探任务。
1976年院主办“物探工人技术培训班”,学期2个月,25人参加; 78年院主办“地震勘探技术培训班”,学期2个月,30人参加; 1979年4~7月,铁四院在武汉开办数字地震仪培训班,我院选派8名职工参加;1979年下半年,铁三院在天津举办为期6个月的物探技术培训班,我院选派9名职工参加;81年在峨嵋,西南交大举办为期一年的大专培训班,我院选派6人参加。
1980年兰州铁路地区的供水水源勘察,张兆铭负责,资料分析西部存在一个断陷盆地,卵石层厚度达二、三百米,蕴藏着丰富的优质地下水,在兰州机车厂内布置勘探孔,于100多米处打出优质承压水,单井水量达3840 m3/d,群井11520 m3/d。1987年该项勘察获铁道部优秀工程勘察二等奖。
泰安车站岩溶路基1977~1982年累计发生塌陷28次,造成路基、桥涵毁坏,致行车多次中断。1980年铁道部发出《关于整治泰安地区路基塌陷病害问题的决定》,由铁一院负责塌陷区段勘察设计。1981年初以二总队物探组为主体组建物探队承担了该塌陷区勘察的物探工作,采用直流电法、联合剖面法、地震折射、激发极化、二次时差、电测井、井中超声成像等多种方法,开展综合物探,。1985年底止,工程地质及水文地质调查3平方公里,物探布置11条断面、约4700标准点,钻探253孔共12236m,土工试验100组,水质常规试验75组,岩样矿物化学分析9组。通过勘察查明了:⑴岩性分布规律,划分了岩溶与非岩溶区域;⑵覆盖区的地质构造情况;⑶岩溶塌陷与地质构造的物性关系;⑷在上述基础上,通过灰岩电阻率等值线平面图,划分出串珠状岩溶形态分布;结合钻孔资料,将电阻率按高、中、低阻划分为三类,分别与岩溶发育区、较发育区和不发育区相对应;⑸据此,将沿线带状范围划分为“稳定区”(不具备形成塌陷条件,可以不做工程处理)、 “较稳定区”(还不具备形成塌陷条件,可暂不做工程处理)、“可能塌陷区”(重点对可能塌陷区及时进行工程处理)。根据勘察资料,为防治塌陷病害,提出了改移线路、引水回灌、就地整治等方案:浅层以岩溶注浆堵洞为主,局部塌陷严重地段采用旱桥跨越方案。治理工程1989年结束,1990年4月1日正式通车,结束了长达十年限速慢行的历史。项目1991年获铁道部优秀工程勘察一等奖; 1992年获第三届国家优秀工程勘察银奖。
1981年5月中国铁道工程学会与日本土木工程学会开展交流。曾昭璜、张守智和其他院共6人,在日本OYO公司浦和研究所研修半年,12月底回国。研修内容为弹性波勘探、地震折射“表层除去法”、“哈莱斯法”解释方法、高密度电法、纵横波测井、综合测井、岩样标本测定等技术方法。1982年元月在第三届铁路物探工作会议上(西南交大,峨嵋),6人分别作了专题介绍, 82年2~4月在成都铁二院,编写了《中国铁道工程学会赴日研修组物探学组研修报告》,对技术方法系统地做了介绍。报告印发给路内外各有关单位作参考资料,后被地矿系统作为教材翻印。这次学习考察在铁路工程物探乃至全国工程物探中都引起广泛重视,引进了诸多新技术方法,促进了工程物探的发展与进步。
1982年科研立项《利用梅洛斯仪探测小煤窑采空》,陈庆祥负责,先后在阳涉线穆家会、官道沟探测到小煤窑巷道(参见《电磁波法探测小煤窑》1990.04《科技交流》V20,铁一院),1986年项目通过院审查鉴定;铁一院物探队被授予全国铁路先进集体。1982年铁道部基建总局确定物探装备引进计划,次年铁一院验收了美国乔美特立公司ES-2415、ES-1200地震仪、美国拜森公司8012地震仪、跨孔横波测井系统、日本OYO公司3000系列综合测井仪、5217A型岩石声波测试仪。此批仪器的引进,为开展多方法综合物探,使铁路物探技术水平与能力得到极大地提高,从而奠定了铁路物探在国内工程物探界的领先地位。
1981年院主办“电子技术学习班”,学期1个月,20人参加; 1982年院主办“物探仪修学习班”,学期20天,12人参加;83年院主办“增强型地震仪学习班”,学期15天,20人参加。
1983~1985年,刘鸿步绘制梅洛斯频率测深仪线路图,编写《梅洛斯仪的电路原理》一书。1986年6月刘鸿步编著《日本GEOLOGGER-3000系列测井仪电路原理》一书。。
1983~1984年承担了山西侯月线的物探工作,完成了沁水隧道(5.3KM)、及多处车站水源的勘探工作。
1984年1月在兰州,院主办第四届全路物探工作会议,参加单位有铁二、三、四设计院,大桥局、隧道局、建厂局、铁科院、铁道部基建总局设计部等单位的46名代表。
1984年初,4个总队的物探组及院地勘处物探科合并,成立物探队,直属院领导,基地设在兰州,物探队队长朱定邦、书记张兆铭、技术副队长张守智、副队长李占国,全队人员达110余人。1985年初撤销物探队建制,恢复地勘处物探科,物探组仍回到4个总队归勘探队管理;1984年职工学院(兰州铁路成人中等勘测设计学校)开办物探中专班,招收本院职工30人,另有铁四院4人参加学习,学制三年,于1987年毕业;日本OYO公司河野雄本等来铁一院访问,介绍了公司近年来生产和科研成果,并使用最新开发的地质雷达仪,在红山根做了现场探测演示;12月承担了厦门至集美的跨海大桥的桥址物探,采用直流电法和地震法,是铁一院第一次开展海上物探工作。
1986年3月院主办“地震勘探爆破员学习班”,学期20天,34人参加;1987年西安-安康线初测,已是第三次上马,第一次59年因遇困难时期下马,第二次为1970~1972年开展的初、定测工作,与前两次不同的是越秦岭长隧道的选择将决定线路方案(参见《综合物探在秦岭特长隧道选线中的作用》1990.03《铁道工程学报》)。前期工作基本确定四个垭口方案进行比选,即大峪、小峪、太峪、石砭峪方案地质条件比选。为查明方案的宏观地质情况,铁道部决定在正式初测之前,增加“初测前地质工作子阶段”。以院物探科为核心,组建一百多人的物探队,由张兆铭任队长兼书记,张守智任技术副队长,马承献任副队长,采用从空中到地面及井下,包括航磁、重力、放射性、音频大地电磁、电法、地震、综合测井等十三种物探方法的综合手段,开展“点、线、面结合,多层次、立体化”的物探工作,结合地质、遥感资料,宏观上查明了区内岩带、断带、富水带的平面分布及延展。物探独立提出方案的比选意见,提出了“109度线”以西总体地质条件好的意见,石砭峪方案为优。初测子阶段在秦岭特长隧道开展大地电磁法并做了基础实验研究工作。收集区域物探资料: 1:50万区域重力资料、 1:10万航磁资料和航空γ资料,进行后处理,对地面物探资料分析进行指导。开展非常规方法:使用MP4质子磁力仪进行地面磁测,核对航磁资料,对岩浆岩、变质岩分布进行基岩填图,分析断裂带位置(王宁慧负责);使用FD-71型γ测量仪进行放射性测量,调查线路方案附近含有放射性矿物的岩体分布范围及强度,评价对线路方案的影响(程德茂负责);地面地温测量,了解测区有无地热通道,评价地热灾害对隧道的影响(程天逵负责);静电α卡法测量,了解断层裂隙的富水情况, FD3017型氡射气测量仪代替静电α卡法测量(程德茂负责)。
1989年4月,由铁道部基建总局召开的专家评审会认为:“秦岭长隧道用遥感、地面和多种物探相结合的综合勘探方法,具有点、线、面,多层次、多数据、立体化的明显特色,完成了460 km2的地质勘察工作,达到了新的水平,开创了铁路深埋长隧道地质勘察新的技术方法,是一次成功的尝试和范例”。90年“综合物探在秦岭隧道初测子阶段应用”获铁道部优秀QC小组奖。
1988年12月,张守智作为衡广复线南岭隧道岩溶勘探对日咨询项目中方执行组成员去日本VIC公司研修瑞利波勘探技术20天。
1990年承担铁道部“隧道开挖面前方不良地质超前预报” “八·五”科研项目中的“地震反射法超前预报”子项目研究。曾昭璜提出了“负视速度法”的预报原理(参见《隧道地震反射法超前预报》1994.02《地球物理学报》),并进行模型实验和野外实验;先后在宝中、南昆线等多隧道进行试预报。项目在仪器、方法、震源、抗干扰等多方面做了试验、改进,形成了一套完整的预报方法,地震反射法超前地质预报在国内首次进行、处技术领先地位、在国际上早于瑞典安伯格公司处于国际先进地位。1994年11月“地震反射波法超前预报”技术通过铁路工程总公司主持的部级科研项目预审鉴定会预审,1995年12月通过铁道部鉴定,1997年获铁道部科技进步三等奖。
1991年签定V5大地电磁仪供货合同后, 11月29日向铁道部申报“音频大地电磁测深在工程勘察中的应用”科研项目。次年3月获准合同为期三年,项目负责张守智,内容有:⑴掌握大地电磁的基本理论和工作方法;⑵完成V5大地电磁仪的实验工作;⑶掌握V5野外生产和资料解释技术,达到投入生产标准。掌握V5系统的AMT、CSAMT、TEM三种方法。1993年结合西康线秦岭隧道的物探任务,找出了适用于工程勘察的一套方法,并制定了大地电磁法铁一院技术标准。本科研于93年底顺利完成。
1992年初铁道部利用外资贷款引进了一批数字化物探仪器。铁一院有美国ES2401数字地震仪,北京地质仪器厂MP-4质子磁力仪,地矿部机电所MIR-1B高密度电法仪,及铁道部为秦岭隧道深层勘探专门引进的加拿大凤凰公司V5大地电磁仪,并配备386计算机。从数据采集、编辑、处理、打印成图和简单的反演,铁路物探开始真正进入计算机时代。1993年购买了重庆地质仪器厂JBS-2综合数字测井站,配有8种参数的探管,实现了综合测井;谢明奎研制出GDS高分辨率测深仪、GDT2高分辨地质探测仪,路内外20多台投入生产,在工程及水源勘察中取得较好效果。
1993年2月,西康线秦岭特长隧道定测,院组建秦岭综合地质大队,下设地质、物探两队,物探由院物探科和西安分院物探组组成,张守智任副大队长兼物探队长。80年代毕业本科生为本次勘察技术骨干。4月~年底以地震、电法、CSAMT、放射性贯通隧道,局部测氡和综合测井,最终完成隧道物性纵断面。成果除对区域断裂F2、F4 、F5做了评价外,还发现多条影响隧道的断层,并被地质调查、钻探、施工证实;通过对物性参数的综合分析将围岩分为五个等级并标明范围,为隧道围岩分级提供了物性依据。次年完成全部深孔测井后,提交了物探定测报告。9月7~19日日本地质计测公司经理、物探专家三泽政次郎参观了秦岭特长隧道物探工作,与物探技术人员进行交流,介绍了日本目前物探技术及发展。
1995年5月15日铁道部副部长孙永福及建设司、计划司等领导,前往隧道出口工地视察,观看并详细询问了地质、物探测试及路内外攻关情况,要求做好超前地质预报,为隧道顺利施工创造条件。
秦岭隧道勘察过程中物探有多项技术进步。张守智首次在路内开展井地地震CT解决断层倾向;王文龙改MIR-1B型高密度电法仪手动控制继电器采集位置(事先计算好),使每个排列只在以底层数据宽度为平行四边形的范围内进行采集,较大地提高了外业效率(参见《浅论高密度电阻率法在工程勘测中的应用效果》1995.01《物探与化探》);为配合本数据等值线AutoCAD成图,韩永琦编写了针对本方法的格式转换程序(参见《用VB编写高密电法数据格式转换程序》2000.4《物探与化探》);针对深孔水文测井盐袋投盐浓度不均匀,井液电阻率反映不灵敏的问题,韩永琦在室内建立了井液电阻率~盐化浓度的关系曲线,找出井液电阻率最佳灵敏度盐化浓度,根据孔深、孔径计算投盐量,提高了水文测井的质量。2001年“西安安康线秦岭隧道工程地质勘察”获铁道工程勘察一等奖,2004年获国家优秀工程勘察金质奖。
1994~2013年
1994年4月组建 “甘肃铁一院物探工程新技术开发公司”,成为路内第一个具有独立勘察资质的物探法人企业,张守智为法人代表、经理。公司除完成院指令性物探任务外,较早地参与了国内各行业的勘察市场。在秦岭隧道测井中,韩永琦编写了JBS-2测井数据库数据读出程序,形成了AutoCAD下Script命令格式文件,彻底摆脱了测井资料手工描图,成为物探资料首先AutoCAD成图的方法,1996年院科研立项并完成。
1995年承担西南线初测越秦岭长隧道道沟峪、牧虎关、草坪街三方案比选的物探工作。次年5月铁路工程总公司组织路内外专家举行评议会,认为初测加深地质阶段“基础性工作扎实、资料丰富、图件齐全、可信度高”,“地质工作和选线工作结合达到较高水平”。同年定测完成灞源方案隧道贯通物探工作。同年购置孔间电磁波透视仪,在孝柳线麻子山隧道病害整治中,55m孔间距,查明了埋深78m的小煤窑采空(参见《孔中电磁波透视在煤窑采空区勘探中的应用实例》99.01《物探与化探》)。同年9月在乌鲁木齐市承办了第八届铁路物探工作会议,参加单位有铁二、三、四设计院,大桥局、隧道局、建厂局勘测设计院,物探中心、地质路基科技信息中心和中国铁路工程总公司等26名代表。
1998年甘肃昌马水库大坝右肩五个探洞,发现岩石破碎,物探采用直射线地震透射CT方法,通过对两两洞之间速度分布、射线密度及正交性图的分析,确定了破碎带的位置、宽度、走向,为坝肩稳定性评价提供了依据;韩永琦使用AutoCAD的AutoLisp语言编写程序,实现了DDC-2B、GDT电法仪手工电测深数据计算机化和格式统一,电测深曲线的AutoCAD成图,同时将断面数据导入DPP(Surfer软件的Dos版本)形成等值线图并转换到AutoCAD下成图,彻底摆脱了长期的手工成图模式,提高了内业效率和成图质量,据此1998年院科研立项并完成。
1998年7月精伊霍线初测,对北天山越岭阿赫峡特、图拉苏方案采用电测深、地震折射基本贯通; 9月对施工中的西康线柞水县内油坊湾、鱼洞峡、陈家沟、狮子岩四座隧道,在洞内进行岩溶综合物探工作,查明了隧底岩溶发育情况。期内首次使用瑞典RAMAC地质雷达;参加了阳涉线;包兰线临河站新建水源水文地质勘察,项目始于1994年3月,面积约280km2,三个水源设计方案,物探布置剖面长64.5km,采用电测深和二次时差法。物探资料分析:存在平面上呈马蹄形的高阻带,含水层厚度较大,储水丰富,水质良好,推荐为水源地。水源钻孔表明单孔出水量1000 m3/d,井群总产水量13000 m3/d。项目获铁一院1998年优秀工程勘察一等奖,2000年获铁道部优秀工程勘察二等奖。
1999年承担渝怀线金洞隧道、园梁山隧道部分段落的CSAMT工作,发现茅口组灰岩中有明显低阻异常带,推断存在岩溶,施工中该处突泥突水; 2001、2002年配合铁二院完成园梁山隧道岩溶段CSAMT补充勘察 (参见《CSAMT在深埋隧道岩溶探测中的应用效果》2004年8月发表于《工程地球物理学报》,CN42-1694/T,被EI收录检索);1999年4月受甘肃省文物部门委托,对天水麦积山石窟采用地震、电法查找漏水通道,发现山顶覆盖层下数条宽约10cm的裂隙渗水通道,为病害治理方案提供了依据。4月受新疆煤田灭火处邀请,在新疆昌吉大黄山矿区,采用地震映像法、高密度电法、测氡、γ测量、磁法、地温等综合物探对煤田灭火处理效果(采空区、回填区、燃烧区)进行检测,资料显示对回填区、燃烧区反映明显。7月襄渝线大巴山隧道漏水、路基翻浆、突泥病害治理,在隧道内物探采用地震CT、电法CT、瑞利波、地质雷达等综合物探对隧底、边墙进行检测,为治理方案提供了依据;10月在廊坊,由铁路工程总公司组织铁一~四院、大桥院人员参加,讨论编写《铁路工程物探收费标准》,年底由总公司发文试行。
2000年4月在宝兰二线苦水河隧道施工中,为了解新线施工对既有隧道的影响,采用地质雷达、声波测试等方法对既有隧道衬砌厚度、质量进行检测,发现多处超挖超采段,经钻孔取芯得到证实,施工用简易块石加水泥回填;8月采用地质雷达法对内昆线水昭段四座隧道进行了衬砌质量检测,用小应变法对桩基进行了检测;9月受甘肃省文物部门委托,为制定庆阳北石窟保护方案,采用声波测试砂岩风化层厚度,以波速划分砂岩风化程度。
2000~2001年青藏线初、定测。对北起西大滩~南到安多550公里高原冻土进行了含直流电法、地震、瑞雷波、地质雷达等多方法综合物探,完成了不同类型冻土勘查;在Windows下用VB编写了电测深曲线一维反演程序,彻底摆脱了套量版解释电测深曲线的历史;通过对电测深曲线的反演,结合纵、横波速度,建立了冻土的地球物理模型(参见《青藏线冻土地球物理模型的建立》2002,Vol.26,No.1《物探与化探》),准确划分了冻融边界,圈定了岛状冻土区,反演解释了多年冻土上、下限(参见《青藏铁路多年冻土勘探的物探方法选择及其应用效果》2003.01《物探与化探》),并被钻探验证,为设计、施工提供了基础资料。这是继1957~1959年、1975~1977年后对青藏线的又一次勘察。青藏线2001年6月29日开工建设,2006年7月1日建成通车,胡锦涛在庆祝大会上讲话。2007年冻土区工程地质勘察获建总一等奖(中铁建科【2007】163号),2008年获铁道部特等奖(铁建设函【2008】356号),2009年获国家金质奖(建设部公告第418号)。
2001年2月西安南京线桃花铺隧道采用TBM施工,岩石软弱破碎,开展超前预报,以确定软弱段范围。张守智提出以掘进机工作时产生的震动为震源,在山顶布置地震测线的地震CT方案和相关的计算解释方案,在埋深200余米的地层成功地预报了云母片岩的范围,结合洞内外其他超前预报资料,经过综合分析,为制定施工措施提供了依据;甘肃白兰高速施工中,利用声波透视技术对部分桥墩(桩)质量进行检测。
2002年铁一院机构调整,物探公司从地路处整体划归兰州分院,梁彦忠任公司经理、韩永琦任公司总工程师,人员23人。年内承担兰武二线初、定测综合物探工作,武嘉段的大地导电率与土壤电阻率测量;8~11月,受黄委会勘测规划设计研究院委托,开展以CSAMT为主,并辅以电测深、氡射气测量的综合物探工作,目的是了解引水隧洞通过区岩性、断裂分布情况及地下水富集带,特别是F1区域断裂。完成了南水北调一期工程杜柯河一玛柯河大地电磁测深剖面12km,电测深点240个,该工程位于四川壤塘县和青海斑玛县交界的青藏高原东北部,高程3500m以上,长约60km,最大埋深一千多米。报告做了岩性分带,确定了断层位置、宽度、产状,对破碎富水带做了定性评价,同时建议布置了2个验证钻孔。
2003年2月对乌鞘岭特长隧道的11个斜井进行了综合物探;4月在现场与RG公司技术人员Paul Worthington共同验收了RG的综合测井站,其中单发双收全波列声波探管、超声成像探管、WellCAD测井综合解释软件是国内工程界首先使用,并在溪洛渡对外交通专用公路中首次使用赤平极射投影技术对超声成像资料进行了解释,次年重庆厂测井数据全部导入WellCAD处理成图;6月完成乌鞘岭特长隧道CSAMT贯通,同时为配合隧道动态设计队的工作,成立了以李来喜为组长的隧道超前预报与物性参数测试组,直至隧道贯通;7~10月完成了溪洛渡对外交通专用公路物探及综合测井工作和唐山公路、呼准铁路、郑西客运专线初测,精伊线越天山V5 大地电磁测探和综合测井等物探工作。8月研究开发基于MOSER曲射线追踪的SeisImager软件,次年在松动圈测试及地面地震折射中得到应用。
至2003年,物探专业拥有V5大地电磁仪;ES-2401、R-24、SWS-1G、GEOPEN 2401EP数字地震仪;JBS-2综合数字测井站、英国RG综合数字测井站;RD600、SUBSITE75地下管线探测仪;RAMAC/GPR地质雷达;JW-4地下电磁波仪;E60BN、DZD-4、WDJD-1数字电法仪;GDT高分辨地质探测仪;RS-1616K桩基检测仪;MP-4质子磁力仪等先进数字化物探仪器。
2004年1~2月完成宜万线定测阶段野三关、大支坪、八字岭三座隧道的CSAMT物探工作;3~4月,在乌鞘岭特长隧道的施工中,针对志留系大范围软弱围岩变形,采用基于MOSER曲射线追踪的地震折射层析法测试围岩松动圈(参见《地震折射层析法在隧道围岩松动圈测试中的应用》2004.04《工程地球物理学报》),为隧道施工设计提供了可靠地数据,通过隧道横断面松动圈分布,指出了本地区的地应力方向。5~6月精伊线北天山隧道CSAMT(V5)工作;7~9月襄渝线V5通过30KW发射机完成CSAMT工作,一部分段落使用阵列大地电磁测深(EMAP)完成,本次工作大量使用了高密度电法(分布式长排列)、综合测井(RG测井仪和JBS-2测井仪)。10~12月参加了引汉济渭引水隧洞初测的CSAMT工作,苛瓦线综合物探工作;4月与加拿大凤凰公司签订了购买V8大地电磁仪的合同,10月刘为民、张守智一行5人应邀前往加拿大凤凰公司进行为期10天的技术交流。
2005年,院机构调整,兰州分院改为“甘肃铁道综合勘察院有限责任公司”,注销物探公司改为物探所,梁彦忠任所长、韩永琦任总工。期间承担了兰青二线初、定测阶段的地面物探工作,襄渝线初定测阶段钻孔综合测井工作,苛瓦线地面物探工作、兰武嘉二线土壤电阻率、大地导电率测量、沈哈线、精伊线、西格线、大包线等地面物探工作及深孔综合综合测井工作;5月27日与凤凰公司代表王非、吕毅对多功能V8大地电磁仪进行了验收,随后使用该系统对精伊线北天山隧道定测、西格线关角隧道初测21km方案及32km方案进行了开发应用;还开发了Res2dinv高密度电法带地形的二维反演软件,并在生产中应用;9月受中国勘探地球物理委员会委托,主办了“全国地下物探技术研讨会”,我院论文计12篇,张兴昶、韩永琦在大会上作了发言。会议期间,梁彦忠组织参会的铁三院、铁四院、中铁物探代表讨论了恢复铁路系统物探会议或组织铁路系统物探信息网,并责成专人办理。
2006年4月,在熟练应用V8系统CSAMT基础上(参见《V8大地电磁系统在隧道勘查中的应用效果分析》2006年勘测技术学术会议暨第五届年会,山西太原),在关角隧道F3、F2断层、岭嵴灰岩区首次成功应用大回线瞬变电磁法(TEM)法于隧道勘查,总结了TEM适用条件(参见《TEM在铁路深埋隧道工程勘察中的应用》 2008.04《工程地球物理学报》ISSN 1672-7940);5月在包神线小煤窑采空区勘探中,在地~井、井~井间应用弯曲射线追踪算法进行地震层析技术成功(参见《《利用井间地震层析方法探测地下洞穴—主要工作参数的选取与应用》》2010.04《工程地球物理学报》CN42-1694/TV);6月在南疆二线中天山隧道岭嵴勘查中首次使用了天然场大地电磁法(AMT),并利用WINGLINK软件进行带地形二维反演,并在随后关角隧道的补充勘察中获得广泛应用(参见《音频大地电磁法在铁路隧道工程勘察中的应用》2009.06《工程地球物理学报》ISSN 1672-7940)。7月青藏铁路通车后,雁石坪段路基塌陷,而路基下无法进行地震层析工作条件的情况,创造性地把井间地震透射层析的方法平置于地面,通过路基两侧的地面模拟井孔条件对路基进行透射层析,较好地勘查出地面沉陷的分布范围及其地质原因,为施工处理设计提供了准确的参数(参见《地震层析法在调查铁路路基塌陷中的应用》2007,Vol.4,No.1《工程地球物理学报》);对部分路基开裂区适用地震折射层析技术进行了调查(参见《地震折射层析法在青藏铁路路基开裂调查中的应用》2009,Vol.6,No.1《工程地球物理学报》);还承担了兰青二线、大包线、兰渝线、西平线、南疆、拉日线初测等地面物探工作;引进第二套V8多功能大地电磁仪、WINGLINK处理软件、SIR-20型地质雷达以及E60B高密度电法仪通过验收。
2007年物探所机构调整,沙振海任副所长主持工作,张兴昶副所长,韩永琦总工,次年沙振海任所长,张兴昶调勘察院任副院长,年内物探所在职人员25人,其中高级工程师7人,工程师6人。在新建铁路拉日线、兰渝线初、定测、西格线、集包三四线、三上线、大包线、南疆线、西格线关角隧道等大型勘察项目工作中开展综合物探。5~8月完成文县高楼山隧道、福建公路隧道物探工作;7月对四川高速公路泥巴山隧道的两个深度超过1300米的孔进行物探综合测井工作,参数多、深度大是其特点(参见《关于工程综合测井数据采集资料解释和报告内容编排之浅见》2008.01《《铁路地质与路基》);12月至次年1月兰渝线定测,在木寨岭隧道发明了V8“双发多收”数据采集方法,极大地提高了野外生产效率,并在随后的长大深埋隧道中得到了广泛应用(参见《CSAMT“双发多收”工作模式的建立及应用效果》2009.08《工程地球物理学报》),2010年获得了国家实用新型专利;11月至次年1月物探所李来喜等5位技术人员参加了尼日利亚铁路的勘察工作;9月组团参加了在牡丹江召开的“中国铁路工程物探与工程检测科技信息网”工作会议和“全国工程物探与工程检测技术研讨会”。
2008年兰渝线定测,部分隧道使用了东方石油公司的EH4系统; 6月引进瑞士超前预报仪(TSP202),全面涉足隧道地质超前预报市场;全年生产有兰渝线定测、西格线、集包三四线、三上线、大包线、南疆线、天平线、格敦线、兰新新建二线初测、西平线、西格线关角隧道等的综合物探工作;外委项目有南广线桂肇段、衡茶吉线,工作中委外了EH4工作。
2009年1月起至次年兰新铁路第二双线定测全线的物探,其中3~5月CSAMT贯通了大阪山、祁连山隧道群;5月宝兰客专兰州~天水定测,其中天水何家山隧道存在巨型滑坡,采用长大地震折射排列,结合长剖面高密度电法资料,找出滑坡界面、期次(参见《物探在多期次巨型滑坡勘察中的应用》2009.10《工程地球物理学报》);7~9月关角隧道4、5#斜井涌水,定性预测前方水量,为施工提供了可靠资料(参见《AMT法在隧道开挖前方出水段预报的应用》2011.增刊《物探化探计算技术》);全年生产还有兰渝线补充定测、大何、大四、天平、敦格、辛泰磁东线、中天山隧道施工阶段测试等。10月验收了EH4电磁系统,在兴隆山做了实验。自2005年引入WINGLINK至今,从频域拟断面分析、D+数据编辑到反演参数调整、反演结果取舍等过程, CSAMT、AMT资料处理水平逐渐成熟;9月沙振海带队组团参加了“中国铁路工程物探与工程检测科技信息网”工作会议和“全国工程物探与工程检测技术交流会”。
2010年1月在兰州举办全院物探技术交流会,院副总楼文虎、地路处副总钱伟平等参加发言,对物探专业近年来的发展进行了肯定,举行了岩溶地质讲座。3月参加黔张常线初测,特点是大规模岩溶区,期间对V8和EH4系统进行了对比试验,完成EH4数据导入WINGLINK系统格式转换程序的编制,为今后EH4系统的使用奠定了基础(参见《V8与EH4系统AMT数据对比研究》2011.07增刊《物探化探计算技术》);还对格敦线、哈将线、库格线、包兰线、西成线、引汉济渭引水隧洞、辛泰线、兰州城际铁路做了综合物探。同年5月至次年11月,朱光喜等5人参加了阿尔及利亚公路项目,使用了AMT(V8)、综合测井(RG测井仪)、高密度电法、地震折射层析法,测井中使用了单发三收全波列声波探管;6月在黄河白银段航道疏通勘测中,面对急水险滩,采用地质雷达(100MHz天线)和水上地震折射,加GPS水上定位(RTK),为交通局提供了可视的水底地形报告;9月中标南广线贵港段岩溶注浆检测,在10~11年间,采用瞬态面波法、地震折射层析法对岩溶注浆进行了综合评价,总结了各种情况下的面波反映及缺陷;完成包西线、兰渝线、天平线、兰新第二双线隧道地质超前预报398次;10月通过甘肃省质量技术监督局的计量认证审核,内容包括工程物探、隧道超前预报,混凝土结构无损检测,在这一过程中编写《质量手册》和《程序文件》,完善了《物探仪器校准方法》。
2011年完成引汉济渭引水隧洞、格敦线当金山特长隧道补充定测并对初定测资料做了全面的综合解释、哈将线测井、阳安线AMT、包兰线外委综合物探项目;完成宝兰、格敦、柳敦线大地导电率和土壤电阻率测试;3~4月兰渝线画马隧道高压喷水,施工停止,布置EH4断面,数据在WINGLINK下进行D+编辑且反演效果明显,为专家会诊提供基础资料;完成拉日、兰渝、天平、兰新第二双线等隧道地质超前预报318次,隧道无损检测长度28km,地下管线探测长度18km。验收第三套Sir3000地质雷达;9月院副总工程师李响带队组团参加了“中国铁路工程物探与工程检测科技信息网”工作会议和“全国工程物探与工程检测技术交流会”;11月中国铁路工程物探六十年成就文集编辑会议在西安召开,会议由主编张兴昶、刘玉乾主持,编委参加,讨论了编辑大纲和分工。
2012年1月甘勘院机构调整,物探所李建平任所长,梁颜忠教导员,朱光喜副所长,韩永琦勘察院副总兼物探所总工,李来喜副总工;3月李来喜、李文彬等11人赴几内亚进行综合物探;5月铁一院在西安承办了“中国地球物理学会勘探地球物理委员会年会”。
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