高頻大地電磁測深法在合福鐵路選線中的應用

李傳寶

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063)

0 引言

合肥至福州鐵路客運專線江西省境內正線全長180 km，線路于DK499+400上饒官山底附近大角度穿過江西上饒市著名的上瀘—四十八都—花廳煤礦帶。

據現場調查，線位附近的煤礦開采主要集中于20世紀80年代，采用平巷及斜井方式開采，以私采為主，開采缺乏統一管理，地下巷道分布錯綜復雜。受五府山站(車站中心里程為DK500+ 360)站址控制，線路無法完全繞避該采空區。

大地電磁測深法是研究大地深部構造的有效途徑［1，2］，廣泛應用于探礦［3］、隧道巖溶勘察［4］、環境監測等。為查明地下巷道分布情況，確保線路安全通過，采用了高頻大地電磁測深法(EH-4)對采空區進行了地面勘探，測線總長度24.65 km，并輔以現場調查和鉆探驗證，有效的探測了地下巷道分布情況，合理選擇了線位。

1 大地電磁測深工作原理和特點

勘測采用美國EMI公司和Geometrics公司聯合推出的StrataGemTMEH-4電導率成像系統(簡稱EH-4)。其利用太陽風、雷電等天然電磁場信號作為激發場源，并采用部分可控源人工場對天然場進行補充，完美的將人工場和天然場結合。具有探測深度大、二維分辨率高(橫向和縱向)、適應復雜地質條件和受地形影響小等特點。

電磁場(E，H)在大地中傳播過程中振幅衰減到初始值1/e時的深度，稱為趨膚深度(δ)：

根據式(1)得知，趨膚深度(δ)隨電阻率(ρ)和頻率(f)變化。當頻率較高時，探測深度較淺，而頻率降低時探測深度有較大增長。為獲得數米至上千米深度范圍的大地電性特征，本次勘測采用的觀測頻率范圍為0.1 Hz～100 kHz。

2 測區工程地質特征

測區屬丘陵間河流階地地貌，丘陵地勢起伏，河流階地地勢較平坦。

主要地層巖性為二疊系粉砂巖、石英砂巖、炭質頁巖夾煤層，巖層產狀較緩。根據探測目的及電性差異，各類巖土體視電阻率值(ρ)對應如下關系：石英粉砂巖ρ一般大于500 Ω·m;粉砂巖ρ多在200 Ω·m～500 Ω·m之間;炭質頁巖夾煤層ρ一般小于200 Ω·m。

3 應用分析

本次工作對采空區采用網狀探測，縱測線以中線為基準、兩側每間距50 m一條，沿線路走向布置，橫測線沿垂直線路方向布置，每50 m～70 m一條。

現場調查成果證實采空區所有巷道口均有水流出，內部潮濕(見圖1)，據此判定采空巷道視電阻率呈低阻反應。

圖1 采空區內廢棄巷道

本次工作于采空區內布置了8條橫測線，本文以橫測線3 (H3)為例。圖2為H3高頻大地電磁測深的視電阻率斷面圖。圖2中有三處低阻區，自左向右依次編號為低阻Ⅰ區，Ⅱ區，Ⅲ區。

圖2 H3高頻大地電磁測深的視電阻率斷面圖

圖3 原線位左側地面塌陷

低阻Ⅰ區位于原設計線位左側50 m～300 m，異常帶最大埋深95 m。據調查，該區域地下煤層品位較高，開采嚴重，從山體坡腳至坡頂有三層巷道分布。最長斜井位于原線位DK499+530左側85 m，向線位方向開采，開采長度200 m左右，斜井傾角約30°。目前斜井上方坡體已經出現大面積塌陷，嚴重威脅線路安全。山但現在更多的老人希望孩子、朋友留在身邊，因此地產策劃有了新的變化：在確定居住機構的主要市場時，定位于基地5 mi為半徑劃定的范圍之內——這個區域涵蓋了多數潛在的機構居住者和他們孩子的駐地。為促進居住者之間有益的交流，在成人社區規模較大時，社區會分設小規模的鄰里街區，便于居住者對居住環境有較好的識別能力(比如道路識別)。此外，它并不像大多數社區那樣將住宅按照造價的等級來進行地域劃分，而是將不同成本不同類型的住宅打散布置，以期不同社會經濟層次的人能夠相處融洽。

社區綜合性設計與增進代際交流問題成為中西方在社區發展設計中要共同面對的問題，在設計中應當認真對待。

［1］ 布拉福德·珀金斯，J·戴維·霍格倫，道格拉斯·金.老年居住建筑［M］.北京：中國建筑工業出版社，2008.

［2］ 胡四曉.美國老年居住建筑的設計和發展趨勢介紹［J］.建筑學報，2009(8)：43-44.