音頻大地電磁測(cè)深法在某隧道中的應(yīng)用

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1、音頻大地電磁測(cè)深法在某隧道中的應(yīng)用音頻大地電磁測(cè)深法在某隧道中的應(yīng)用引言　　音頻大地電磁測(cè)深法（AMT）勘測(cè)精度高，儀器輕便，費(fèi)用低，所以在工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛。在隧道工程的應(yīng)用中，AMT結(jié)合地質(zhì)資料能夠一定程度上探測(cè)并判段出斷層破碎帶寬度及產(chǎn)狀（視傾角），軟弱帶及富水帶的埋深和規(guī)模，主要地層巖性界線和判釋隧道洞身高程范圍內(nèi)的資料等，為隧道設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料，所以一直以來(lái)在隧道工程的應(yīng)用中十分廣泛[1，2]。本文主要講述音頻大地電磁在某隧道的實(shí)際應(yīng)用。　　1測(cè)區(qū)地質(zhì)概況　　1.1地質(zhì)概況測(cè)區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)臺(tái)地構(gòu)造單元內(nèi)，較大面積出露了下元古界變質(zhì)巖基底巖系，上部有白堊

2、系上統(tǒng)巨厚紅色蓋層沉積。隧區(qū)經(jīng)歷了晉寧、華力西、燕山、喜山各期運(yùn)動(dòng)，除晉寧期及燕山期屬褶皺運(yùn)動(dòng)外，其他各期均為升降運(yùn)動(dòng)。區(qū)內(nèi)褶皺、斷層發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，基底變質(zhì)巖巖系內(nèi)構(gòu)造線以近東西向-北東向?yàn)橹鳎患t色蓋層構(gòu)造線以北北東向及北北西向?yàn)橹?，高角度的正、逆斷層發(fā)育。測(cè)區(qū)出露地層為：上覆第四系全新統(tǒng)沖洪積層、坡殘積層、坡崩積層、泥石流堆積層、滑坡堆積層，局部殘留第四系更新統(tǒng)圓礫土層；下伏地層白堊系上統(tǒng)趙家店組下段、白堊系上統(tǒng)江底河組第4段、白堊系上統(tǒng)江底河組第3段；下元古界上昆陽(yáng)群第4段、下元古界上昆陽(yáng)群第3段，下元古界上昆陽(yáng)群變質(zhì)巖地層中常穿插有不明期次的輝長(zhǎng)巖

3、、輝綠巖、花崗巖侵入體?！　?.2地球物理特征AMT法是以電阻率的差異來(lái)區(qū)分巖性及構(gòu)造體并依據(jù)電阻率阻值大小及在地下的展布形態(tài)來(lái)識(shí)別地下地質(zhì)體的空間分布和性質(zhì)的一種物探方法。影響電阻率的主要因素有巖礦物成分、巖性、巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及含水情況等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和本區(qū)地球物理的反演結(jié)果分析，得出各地層的電阻率值（見(jiàn)表1）[3]。由表1可知，各地質(zhì)體之間存在一定的電性差異，因此工區(qū)具備開(kāi)展AMT法的地球物理勘探前提條件?！　?方法技術(shù)　　2.1音頻大地電磁測(cè)深法基本原理通常所指的電磁測(cè)深，即是指電磁感應(yīng)類的電阻率測(cè)深，是建立在法拉第電磁感應(yīng)定律基礎(chǔ)上的一類電法勘探方法

4、。AMT以天然的交變電磁場(chǎng)為場(chǎng)源，當(dāng)交變電磁場(chǎng)以波的形式在地下介質(zhì)中傳播時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，地面電磁場(chǎng)的觀測(cè)值將包含有地下介質(zhì)電阻率分布信息。并且，由于電磁場(chǎng)的集膚效應(yīng)，不同周期的電磁場(chǎng)信號(hào)具有不同的穿透深度。所以研究大地對(duì)天然磁場(chǎng)的頻率響應(yīng)，可獲得地下不同深度介質(zhì)電阻率分布信息[4]。　　Cagniard論證了當(dāng)場(chǎng)源為垂直入射的平面波，大地介質(zhì)為水平層狀分布時(shí)的相應(yīng)大地電磁的解，即得到了一維模型阻抗和視電阻率的理論響應(yīng)：ρT=0.2T

5、Z

6、2　　在實(shí)踐中，就是觀測(cè)不同頻率的大地電磁場(chǎng)分量，隨著頻率的變化，反映了不同深度范圍的電阻率信息，給出地下介質(zhì)

7、電阻率隨深度變化的規(guī)律。將觀測(cè)資料與不同模型得理論響應(yīng)做出對(duì)比和修改，可以得到與實(shí)測(cè)資料反映的地下真本文由.L.收集整理實(shí)模型某種意義上最接近的解釋模型[5]?！　?.2野外施工方法按照相關(guān)的技術(shù)要求，在該隧道的中線里程（K07+035～K18+380）段沿中線布置一條測(cè)線，測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距為20m。使用加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化多功能V8型大地電磁儀和其配套的RXU-3ER輔助接收盒子一起采集數(shù)據(jù)。在施測(cè)中，觀測(cè)頻率范圍為1.25～10400Hz。四個(gè)電極測(cè)量，即兩個(gè)電極組成一對(duì)電偶極子MN（長(zhǎng)度20m），其中，通過(guò)測(cè)量測(cè)線同向的MN電位差并計(jì)算得到電場(chǎng)水平分量Ex

8、；測(cè)量垂直測(cè)線的MN電位差并計(jì)算得到另一電場(chǎng)水平分量Ey。V8接收機(jī)放在兩組電偶極子的中心；磁探頭與V8接收機(jī)距離大于5m，Hx磁探頭和Hy磁探頭相互垂直。電極布極方式主要為+字形，在地形條件較差情況下，部分測(cè)點(diǎn)采用了T形的布極方式。圖1為AMT法的野外主機(jī)和盒子工作布置示意圖?！　?資料處理　　AMT法資料處理分為兩部分，即野外資料預(yù)處理部分和資料后續(xù)處理部分?！　?.1數(shù)據(jù)預(yù)處理將原始數(shù)據(jù)，即各場(chǎng)量的時(shí)間序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻率域測(cè)深曲線（即各個(gè)頻率上的視電率和阻抗相位）數(shù)據(jù)。為了獲得更高質(zhì)量的資料處理結(jié)果，在室內(nèi)對(duì)每個(gè)AMT測(cè)點(diǎn)的時(shí)間序列原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了再處理，

9、并采用時(shí)間序列的交疊、人工選擇時(shí)間序列、自適應(yīng)相干度門坎值選擇及Robust處理等多種方法技術(shù)，突出有用信號(hào)，抑制干擾，提高資料的信噪比[6]?！　?.2資料處理預(yù)處理后，采用MTSoft2D系列軟件進(jìn)行資料后續(xù)處理，在處理過(guò)程中，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行飛值剔除、去噪、靜態(tài)校正、空間濾波等處理，然后進(jìn)行一維及二維反演作定量解釋，再結(jié)合已知的地質(zhì)資料進(jìn)行綜合解釋。最后根據(jù)不同地層巖性的有不同電性特征，對(duì)得到的電阻率空間分布予以地質(zhì)涵義，給出地質(zhì)斷面[7]。　　4應(yīng)用效果　　圖2和圖4是該隧道的電阻率反演斷面圖，圖3和圖5為綜合解釋斷面圖。圖2中的①號(hào)段包括K07+550

10、～K07+820段，②號(hào)段包括K08+