音頻大地電磁測深法在某隧道中的應用

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1、音頻大地電磁測深法在某隧道中的應用音頻大地電磁測深法在某隧道中的應用引言　　音頻大地電磁測深法（AMT）勘測精度高，儀器輕便，費用低，所以在工程建設中應用廣泛。在隧道工程的應用中，AMT結合地質資料能夠一定程度上探測并判段出斷層破碎帶寬度及產狀（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的資料等，為隧道設計提供基礎資料，所以一直以來在隧道工程的應用中十分廣泛[1，2]。本文主要講述音頻大地電磁在某隧道的實際應用。　　1測區(qū)地質概況　　1.1地質概況測區(qū)位于揚子準臺地構造單元內，較大面積出露了下元古界變質巖基底巖系，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、喜山各期運動，除晉寧期及燕山期屬褶皺運動外，其他各期均為升降運動。區(qū)內褶皺、斷層發(fā)育，巖漿活動頻繁，基底變質巖巖系內構造線以近東西向-北東向為主；紅色蓋層構造線以北北東向及北北西向為主，高角度的正、逆斷層發(fā)育。測區(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；下元古界上昆陽群第4段、下元古界上昆陽群第3段，下元古界上昆陽群變質巖地層中常穿插有不明期次的輝長巖

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區(qū)分巖性及構造體并依據(jù)電阻率阻值大小及在地下的展布形態(tài)來識別地下地質體的空間分布和性質的一種物探方法。影響電阻率的主要因素有巖礦物成分、巖性、巖石的結構、構造及含水情況等。根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計和本區(qū)地球物理的反演結果分析，得出各地層的電阻率值（見表1）[3]。由表1可知，各地質體之間存在一定的電性差異，因此工區(qū)具備開展AMT法的地球物理勘探前提條件?！　?方法技術　　2.1音頻大地電磁測深法基本原理通常所指的電磁測深，即是指電磁感應類的電阻率測深，是建立在法拉第電磁感應定律基礎上的一類電法勘探方法

4、。AMT以天然的交變電磁場為場源，當交變電磁場以波的形式在地下介質中傳播時，由于電磁感應作用，地面電磁場的觀測值將包含有地下介質電阻率分布信息。并且，由于電磁場的集膚效應，不同周期的電磁場信號具有不同的穿透深度。所以研究大地對天然磁場的頻率響應，可獲得地下不同深度介質電阻率分布信息[4]?！　agniard論證了當場源為垂直入射的平面波，大地介質為水平層狀分布時的相應大地電磁的解，即得到了一維模型阻抗和視電阻率的理論響應：ρT=0.2T

5、Z

6、2　　在實踐中，就是觀測不同頻率的大地電磁場分量，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

7、電阻率隨深度變化的規(guī)律。將觀測資料與不同模型得理論響應做出對比和修改，可以得到與實測資料反映的地下真本文由.L.收集整理實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的技術要求，在該隧道的中線里程（K07+035～K18+380）段沿中線布置一條測線，測點點距為20m。使用加拿大鳳凰公司生產的網(wǎng)絡化多功能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)。在施測中，觀測頻率范圍為1.25～10400Hz。四個電極測量，即兩個電極組成一對電偶極子MN（長度20m），其中，通過測量測線同向的MN電位差并計算得到電場水平分量Ex

8、；測量垂直測線的MN電位差并計算得到另一電場水平分量Ey。V8接收機放在兩組電偶極子的中心；磁探頭與V8接收機距離大于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，部分測點采用了T形的布極方式。圖1為AMT法的野外主機和盒子工作布置示意圖。　　3資料處理　　AMT法資料處理分為兩部分，即野外資料預處理部分和資料后續(xù)處理部分。　　3.1數(shù)據(jù)預處理將原始數(shù)據(jù)，即各場量的時間序列數(shù)據(jù)轉換為頻率域測深曲線（即各個頻率上的視電率和阻抗相位）數(shù)據(jù)。為了獲得更高質量的資料處理結果，在室內對每個AMT測點的時間序列原始數(shù)據(jù)進行了再處理，

9、并采用時間序列的交疊、人工選擇時間序列、自適應相干度門坎值選擇及Robust處理等多種方法技術，突出有用信號，抑制干擾，提高資料的信噪比[6]?！　?.2資料處理預處理后，采用MTSoft2D系列軟件進行資料后續(xù)處理，在處理過程中，首先對數(shù)據(jù)進行飛值剔除、去噪、靜態(tài)校正、空間濾波等處理，然后進行一維及二維反演作定量解釋，再結合已知的地質資料進行綜合解釋。最后根據(jù)不同地層巖性的有不同電性特征，對得到的電阻率空間分布予以地質涵義，給出地質斷面[7]?！　?應用效果　　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號段包括K07+550

10、～K07+820段，②號段包括K08+