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1、l9I餾雪第29卷第2期GEOLOGYOFSHAANXI2011拄12)1文章編號(hào)：lOOl-6996(2O11)O2一O056一O4音頻大地電磁在某隧道斷裂探測(cè)中的應(yīng)用高峰，唐衛(wèi)軍。，胡鵬飛。(1．西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院，西安710100，2．青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，西寧810029，3．陜西公路設(shè)計(jì)院，西安710000)摘要：運(yùn)用音頻大地電磁測(cè)深(AMT)對(duì)某隧道斷裂發(fā)育帶進(jìn)行了探查，結(jié)果表明：狀元碑一馬道斷裂(F2)呈上緩下陡形狀，鉆探最后也驗(yàn)證了該結(jié)論。根據(jù)該結(jié)論對(duì)原先的地質(zhì)分析進(jìn)行了調(diào)整。實(shí)踐表明音頻大地電磁測(cè)深用于探測(cè)斷裂是可行的、有效的。關(guān)鍵詞：
2、音頻大地電磁測(cè)深；斷裂；電阻率中圖分類號(hào)：U452．1／P631．325文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B某隧道是十天高速西段洛陽(yáng)縣境內(nèi)的一條特長(zhǎng)隧道，起于魚(yú)洞子鄉(xiāng)廖家溝村，終于白石溝鄉(xiāng)龍洞村，分為左、右線。隧道洞室左線長(zhǎng)5431m，右線長(zhǎng)5429m，最大埋深約570m。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪結(jié)果，洞身在K438～K44O段兩公里范圍內(nèi)集中發(fā)育了大小五條斷層：狀元碑一馬道斷裂(F2)及其分支斷裂(F2—1、F2—2、F2—3、F2—4)。狀元碑一馬道斷裂(F2)為區(qū)域性深斷裂，其兩側(cè)巖石為大理巖化灰?guī)r和千枚巖。及時(shí)了解斷裂構(gòu)造在洞身處的發(fā)育情況，對(duì)于指導(dǎo)鉆探工作、劃分圍巖級(jí)別有極其重要意義。
3、為此，布設(shè)音頻大地電磁測(cè)深(AMT)剖面兩條，共15個(gè)點(diǎn)。1工作方法音頻大地電磁法(AMT)采用的儀器是加拿大鳳凰公司V8大地電磁測(cè)深系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步測(cè)量技術(shù)，這極大地提高了相位的測(cè)量精度。另外由于測(cè)量技術(shù)的改進(jìn)，使得電、磁場(chǎng)的測(cè)量精度提高，使電阻率的離差降低到5以下。該方法利用天然電磁場(chǎng)信號(hào)為場(chǎng)源，觀測(cè)天然電磁場(chǎng)的時(shí)間序列信號(hào)，然后將時(shí)間序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻率域數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出每個(gè)頻點(diǎn)的電阻率值和相位阻抗。該方法以卡尼亞大地電磁理論為依據(jù)，其理論的基本模型是：假設(shè)場(chǎng)源位于高空，地面電磁場(chǎng)為平面電磁波，地下介質(zhì)在水平方向是均勻的；定義電磁波在地下介
4、質(zhì)傳播中，振幅衰減到地面振幅的1／e的深度為趨膚深度或穿透深度，因此，用不同頻率的阻抗計(jì)算視電阻率，便可達(dá)到測(cè)深目的。顯然，根據(jù)趨膚深度概念，頻率較高時(shí)，卡尼亞視電阻率反映較淺介質(zhì)的電性、頻率越低則探測(cè)深度越大。收稿日期：2O11一O8—23作者簡(jiǎn)介：高峰，男，45歲，工程師，1991年6月畢業(yè)長(zhǎng)安大學(xué)物探系，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。第2期高峰等：音頻大地電磁在某隧道斷裂探測(cè)中的應(yīng)用57現(xiàn)場(chǎng)兩條剖面呈“十”字形分布。其中1號(hào)剖面13個(gè)點(diǎn)，與三花石隧道平行；2號(hào)剖面3個(gè)點(diǎn)；與隧道大致垂直。測(cè)點(diǎn)采用手持GPS測(cè)放。2資料分析解釋圖1為O1線TE模式電阻率反演剖面，圖
5、2為O1線TM模式的電阻率反演剖面。由圖可以看出，O1線TE模式和TM模式的電阻率反演剖面總體趨勢(shì)相同。電阻率等值線的總體特征是，以07號(hào)點(diǎn)為界，剖面小號(hào)點(diǎn)為相對(duì)高阻，剖面大號(hào)點(diǎn)為相對(duì)低阻，電阻率差異大，高低阻界限分明。由此分析認(rèn)為，該點(diǎn)段存在一巖性分界面或隱伏斷層。同時(shí)認(rèn)為TM模式數(shù)據(jù)反演結(jié)果更加符合地質(zhì)模型，因此，本次的反演工作以TM模式的數(shù)據(jù)為主?！儭鯢產(chǎn)1F秀圖1O1線AMT電阻率圖2O1線AMT電阻率(TE模式)反演剖面(TM模式)反演剖面Fig．1AninversionprofileofAMTFig．2AninversionprofileofAMT
6、resistivity(TEmode1)on1ineNo．01resistivity(TMmode1)onlineNo．01圖3為O2線TM模式電阻率反演剖面，剖面淺部為相對(duì)高阻，中深部為相對(duì)低阻，高低阻分界線在標(biāo)高0．7～O．9km處，反映了該處巖性分界面的存在。由于該線點(diǎn)數(shù)少長(zhǎng)度短，反映的電性分界面形態(tài)不完整。圖4為物探O1線AMT推斷解釋圖，紅色虛線為推斷斷層，應(yīng)為狀元碑一馬道斷裂(F2)，其以O(shè)7號(hào)點(diǎn)為界，剖面小號(hào)點(diǎn)推斷認(rèn)為是灰?guī)r的電性反映，剖面大號(hào)點(diǎn)應(yīng)是千枚巖的電性反應(yīng)。3結(jié)論在本次勘察中，音頻大地電磁測(cè)深取得了較好的效果，其解釋出來(lái)的F2斷層的產(chǎn)狀超
7、乎原先的預(yù)料。原先根據(jù)野外調(diào)繪及區(qū)域資料認(rèn)為：該斷層產(chǎn)狀近乎平滑，傾角約45?！?8陜西地質(zhì)第29卷70。，然而音頻大地電磁測(cè)深表明該斷層呈上緩下陡。鉆探結(jié)果驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論，該斷層附近的一個(gè)深達(dá)315m的鉆孔巖芯傾角上部約為6O。，下部接近直立。為此，綜合地質(zhì)調(diào)繪、音頻大地電磁測(cè)深、淺層地震、鉆探成果，對(duì)原先劃分的圍巖分級(jí)、富水性段落進(jìn)行了調(diào)整，使得勘察報(bào)告更具科學(xué)性、可信性。同時(shí)也說(shuō)明音頻大地電磁測(cè)深用于探測(cè)斷裂是可行的、有效的?？诳冢?口：a3口^圖3O2線AMT電阻率反演剖面圖圖401線AMT電阻率推斷解釋圖Fig．3Aninversionprofileo
8、fAMTFig．4Inf
