天然場音頻大地電磁法在埡口隧道勘察中的應用

梁斯琪+孫凡濤+邱林

摘 要：利用音頻大地電磁法（AMT）的帶地形二維非線性共軛梯度（NLCG）反演結果，查明了埡口隧道（D2K547+200～D2K549+800）段附近巖性、斷層破碎帶及巖溶位置，為隧道設計提供了基礎資料。經鉆孔及地質資料驗證，AMT勘探到達了預期的效果。

關鍵詞：AMT；隧道；電阻率異常；圍巖分級；斷層破碎帶；巖溶發育區

隨著鐵路建設中長達深埋隧道的情況越來越多，傳統物探方法的局限性逐漸暴露。天然源音頻大地電磁法（AMT）與傳統物探方法相比，具有受地形影響小、勘探深度大、成本較低等優點，適用于復雜地形的鐵道勘探。

改建鐵路成昆線米易至攀枝花段埡口隧道D2K540+200～D2K552+710段地質條件復雜，因此采用AMT法進行物探，查明斷層破碎帶寬度及產狀、軟弱帶及富水帶的埋深和規模以及主要地層巖性界線，重點判釋隧道洞身高程范圍內的資料，為隧道設計提供基礎資料。

1背景介紹

隧道進口位于米易縣丙谷鎮雷窩村附近，出口位于米易縣埡口鎮白沙溝附近，全長12510m，最大埋深約890m，線路呈北東-南西走向；地形起伏較大，地面高程1130～2060m，相對高差50～930m，自然坡度5～35o不等，局部呈陡崖。測區地處揚子準臺地西緣康滇地軸中段，跨瀘定-米易臺拱之米易穹斷束，構造復雜，褶皺不發育，斷層局部發育。

2方法技術

音頻大地電磁法（AMT）原理基于大地電磁測深法（MT）原理，利用視電阻率-頻率曲線獲取地下電阻率分布情況，從而區分巖性及構造體，識別地下地質體的空間分布和性質。據資料統計，本區各類巖性地質體之間存在一定的電性差異，具備開展AMT測量的基礎。

本次測量工作采用V8大地電磁儀，收發距為12000m，發射偶極距1500m，接收偶極距40m，點距40m，工作頻率1Hz-8192Hz，發射電流在高頻段不小于3A，中低頻段不小于16A。

采用MTSoft 2D大地電磁二維處理和解釋軟件進行處理解釋。對原始數據采用時間序列的交疊、人工選擇時間序列、Robust處理等多種方法技術進行預處理，突出有用信號，抑制干擾，提高資料的信噪比。預處理后，對數據進行去噪、靜校正、空間濾波等處理，然后進行一維及二維反演。

3成果及解釋

依據NLCG二維反演得到電性剖面圖（圖1上），并根據電阻率值將低阻異常大致分為Ⅱ（大于2500Ω.m）、Ⅲ（1000～2500Ω.m）、Ⅳ（200～1000Ω.m）和Ⅴ（小于200Ω.m）四類，分別對應較完整巖體，較破碎巖體，破碎、軟弱或含水巖體和極破碎、極軟弱或富水巖體。由此繪制出綜合物探電學地質斷面成果圖（見圖1下）。在此基礎上對隧道測線剖面的地質構造和巖性作出綜合解釋。

測區地表表層風化程度較弱，在電性上對應電性結構中低阻特征。下層巖性分段明顯：D2K547+200～D2K548+110段主要巖性為花崗巖夾閃長巖，巖體完整，電阻率高；D2K548+110～+990段為花崗閃長巖，巖體破碎、軟弱、富水，電阻率低；D2K549+110～D2K549+800段主要巖性為角巖及片巖，巖體較為完整，電阻率較高。

D2K548+990～D2K549+110段電阻率表現出相對低或極低的特征，為條帶狀反映，并且附近反演電阻率梯度值大，對應斷層破碎帶，推斷此處為斷層F4、F5（見圖1下）。F4對應地質推斷的昔格達1號正斷層；F5對應地質推斷的昔格達2號正斷層，位置大致相同。

隧道洞身（圖1紅線位置）圍巖大部分位于Ⅱ～Ⅳ區域。其中的Ⅴ類異常區為極軟弱、極破碎或富水巖體，施工中應注意預防涌水、突泥和塌方。

4結論

①利用音頻大地電磁法（AMT）對成昆改建鐵路埡口隧道的巖性、構造、巖溶發育情況進行了成功地解釋，結合區域地質情況及地質調查情況進行了圍巖類別的劃分，并對勘探區巖體完整性進行了評估；

②物探共判釋解釋有兩個斷層，即昔格達1號和2號斷層。施工時在斷層位置應注意加強防護，預防地質災害的發生；

③根據AMT資料所揭示斷層或破碎巖體或巖溶發育區分布與地質資料基本相符合，但在視傾角和位置方面存在一定差異，推測由于在物探測線及附近位置存在高壓輸電線的電磁干擾，一定程度上影響了資料的可靠度。整體來說，物探的作用和效果明顯，通過物探，大大提高了對埡口隧道工程地質條件的宏觀認識水平。

參考文獻：

[1]閔剛，王緒本，李堅等.？CSAMT法在昆玉線寶峰深埋隧道勘察中的應用[J].煤田地質與勘探，2012，40（3）：78-81.

[2]陳業斗，杜文龍，孫立鵬.音頻大地電磁法（AMT）在某銅礦勘查中的應用[J]？.山東煤炭科技，2015，6：158-160.endprint