中国电建西北院： 高精度探测技术为大型水电工程注入“智慧基因”

科研团队成员在施工现场

　　长期以来，复杂环境下地下岩体结构的精准探测一直是制约水利水电及抽水蓄能等清洁能源工程发展的技术难题。随着勘察技术的发展，传统孔内高精度探测方法已难以满足现代工程建设的高标准需求。针对这一挑战，中国电建西北院工程物探检测科研团队(以下简称“科研团队”)成功研发了“复杂环境下孔内岩体高精度物探测试设备及关键技术”，该成果荣获2024年度电力创新奖职工成果一等奖。这项突破性技术获得了行业内院士和专家的高度评价，被认为在多项核心技术上达到国际领先水平，其重要意义不仅在于为大型水电工程注入了“智慧基因”，更彰显了中国电建西北院通过自主科技创新驱动行业高质量发展的示范作用。

　　三大硬核突破，打造地下探测“火眼金睛”

　　科研团队在“复杂环境下孔内岩体高精度物探测试设备及关键技术”研发中取得重大突破，重点攻克了三大核心技术难题：

　　一是钻孔/TBM掘进孔全景光学成像技术得到全面提升，使数字岩芯管理技术成为现实。通过研发适用于水平孔或上仰孔孔内成像的自动控制装置及适用于水平孔或上仰孔的高精度自动成像辅助装置，解决了带有信号线的摄像镜头难以被推至有变径钻孔孔底的难题;通过研发适用于浑水环境的钻孔摄像镜头，实现了浑水环境下清晰图像的拍摄;通过研发孔内摄像镜头校正工作平台，提升了图像方位角和横滚角校准精度;通过研发多种适用于TBM掘进孔的自动光学成像拍照装置，解决了在大孔径斜竖井难以正确采集光学图像的难题;通过提出岩体结构面产状和宽度的计算方法，实现了水平孔图像的高精度解译，使数字岩芯管理技术成为现实。

　　二是声波测试成果精度得到显著提高，干孔声波测试技术日趋成熟。通过发明高精度声波测试探头，提高了首波信号强度和测试数据精度;通过发明充气式全方位声波测试干孔探头和重力式干孔声波探头，解决了全方位孔在无水条件下难以进行声波测试的行业技术难题。此外，配套开发的声波资料处理系统还实现了调幅、读时、计算、统计及制图的全自动化功能，显著提升了深孔测试效率。

　　三是地震波CT干孔测试技术得到突破，地质体解译精度明显提高。其自主研发的地震三分量干孔探头解决了在无水孔内难以进行地震波CT的技术难题;创新提出的去噪算法有效消除了电火花震源时成果图产生的假异常，可清晰识别岩体裂隙等不良地质现象。

　　该技术体系具备快速、准确揭示地下地质条件的能力，为工程选址、基础设计优化及灾害防治提供了关键支撑。此外，其探测精度和效率较传统方法实现了质的飞跃，堪称地下工程探测领域的“火眼金睛”。

　　双轮驱动协同发展，实现经济民生互利共赢

　　质量与安全的双轮驱动，是工程企业行稳致远的关键。在工程实践中，地下深埋采空区的精准探测技术，是筑牢工程质量防线的“物探智慧哨兵”。针对大型水电工程的特殊需求，科研团队开展了多向钻孔和斜竖井岩体结构的高精度探测设备研发及关键技术攻关，构建起地下空间的“透明档案”。

　　在南京凤凰山铁矿废弃矿山地质灾害环境综合治理项目中，该技术精准定位矿区下方约170米深处的2000立方米采空区，从源头把控了隐蔽工程风险，更为验收阶段提供了可靠的量化评估依据，实现了质量管控从经验判断到数据驱动的跨越式升级。

　　相较于传统平洞勘察的高风险模式，钻孔勘察通过机械化钻探与高精度物探技术结合，可精准获取岩体参数，替代部分平洞勘探需求。这一变革性技术极大降低了施工人员安全事故发生率，更大幅减少对地表植被的破坏等生态问题。

　　以XZJD项目为例，通过采用钻孔勘察替代部分平洞作业，减少了人工洞挖量5000立方米，节约工期60余天，直接降低安全防护与生态修复成本逾千万元，同时还化解了周边居民对施工扰动的担忧，实现“技术提效、安全护航、生态减负、民生安心”的多维共赢。

　　厚植创新沃土，浇筑“双碳”目标绿色之路

　　自2013年以来，科研团队持续开展“复杂环境岩体高精度测试设备研发及关键技术”的研究，并通过不断创新已取得丰硕成果：获得7项国家发明专利、12项实用新型专利和15项外观专利，另有12项发明专利和11项外观专利处于实质审查阶段。此外，基于核心技术突破，科研团队还开发了系列配套专业软件，共获7个软件著作权。

　　科研成果的快速转化，得益于中国电建西北院构建的独特“产学研用”生态圈。在自主立项课题中，科研团队与西北工业大学通过平台共建、学科交叉、需求导向、政策协同等路径，实现了科研与产业的快速衔接。这种合作模式不仅激发了区域创新动能，推动了经济发展，同时催化了行业人才培养及产业链升级，更成为服务国家战略的标杆示范。

　　七十五载风雨兼程，中国电建西北院始终将科技创新刻进血脉。这支物探科研劲旅从最初仅能利用竖直孔孔壁光学图像进行处理的钻孔光学成像技术起步。逐步攻克了水平孔和斜孔孔壁光学图像数据采集与处理的技术难关，成功解决了全方位钻孔干孔内声波测试这一行业难题。同时，通过探索剔除地震波CT影像图中假异常的有效方法，显著提升了国内孔内测试技术的整体水平。这十余年的技术创新历程，不仅清晰展现了中国电建西北院在孔内测试技术领域的进阶轨迹，更以复杂条件下的孔测试技术突破为支点，在工程物探技术领域构建起具有国际影响力的中国标准科技话语体系。

　　从黄河之滨走向世界舞台，中国电建西北院始终以科技创新为引领。站在新的历史起点，公司正以坚定的决心与卓越的智慧，向着国际一流科技型工程公司的目标迈进。

　　来源：中国企业报　　作者：翟玉欣