脉状流动地下水的浅层地温测量调查方法

调查显示脉状流动地下水的活动会引起很多地质灾害，如山体滑坡、堤坝渗漏、管涌、隧道塌方等。当脉状流动地下水与围岩存在一定温差时，通过热交换将引起地下温度场异常。浅层地温测量调查法正是利用这一原理，通过浅层地温测量，圈定异常部位，并通过反演解释，判定流动地下水的埋深、路径及规模等情况，为防治相关地质灾害提供科学依据。本项研究通过野外调查，理论建模来研究地下水流脉与其所引起的地温异常分布之间的定量关系，探讨浅层地温测量法调查脉状流动地下水的可行性、适用性。为了得到精确反映脉状流动地下水的温度异常信息，必须消除地表气温周期变化干扰因素对浅层地温场分布的影响。通过理论研究和野外实验对气温变化对地温的影响规律进行研究，并寻找合理的改正方法。研究反演分析方法，对研究成果进行定量解释，推断地下流动水脉的分布状态，探讨浅层地温测量法调查地下水流脉的有效性。

脉状流动地下水的活动会引起很多地质灾害，如山体滑坡、堤坝渗漏等。本项目针对浅层地温测量法调查流动地下水脉的可行性、适用性、有效性及气温周期变化影响等问题进行研究，为调查地下水流活动引起的地质灾害提供一个新的有效调查方法，并为地质灾害防治提供科学依据。首先，研究浅层地温方法调查地下水流的可行性、适用性。建立不同流动地下水脉模型，采用有限单元法正演模拟，研究表明，不同地下水脉对地温场分布的影响不同，地温场异常特点反映了地下水脉的分布特点，从理论上论证了浅层地温测量法调查流动地下水可行性；并采用回归统计法研究了浅层地温法调查地下水脉的适用性。其次，研究气温周期性变化对地温测量产生的影响。收集气温、不同深度地温长期逐日监测资料，采用频谱分析、回归统计法进行数据分析，研究气温周期性变化及传播规律，消除气温周期性变化对地温测量的影响。研究得到：地温变化幅度随深度作指数衰减，衰减系数与地表温度周期、热扩散率有关；得到了不同深度地温与气温之间的线性统计关系；10m深处地温年变幅度很小，20m深处地温几乎没有年变化。1m、2m深处日变化很小，长春地区日变化影响深度为0.6m。最后，定量解释方法及浅层地温测量调查地下流动水脉有效性的研究。利用1m深地温测量调查了吉林堤坝渗流水活动情况， 1m深地温平面分布表明，有明显的温度异常区，与现场渗漏水位置基本吻合，能够反映渗流分布，利用该调查方法研究渗流水活动取得理想的效果；进行了地下热力管线的浅层地温测量调查，温度测量结果显示，地温场受到热力管线中水流的影响发生异常现象，异常特点准确反映了热力管道的位置，规模，进一步验证了方法有效性；针对汤原浩三提出利用1m深地温场分布推断地下水流的规模、埋深参数的定量解释方法，进行深入研究，从理论及应用上验证了该方法的有效性。对调查水库渗漏的地温数据进行了反演推断，并根据推断结果建立水路模型进行有限元模拟计算，基本实现拟合，验证了解释方法的合理性、有效性。