天然場音頻大地電磁法在埡口隧道勘察中的應(yīng)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(jié)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(shè)計提供了基礎(chǔ)資料。經(jīng)鉆孔及地質(zhì)資料驗證，AMT勘探到達(dá)了預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞：AMT；隧道；電阻率異常；圍巖分級；斷層破碎帶；巖溶發(fā)育區(qū)

隨著鐵路建設(shè)中長達(dá)深埋隧道的情況越來越多，傳統(tǒng)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(tǒng)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(yōu)點，適用于復(fù)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(zhì)條件復(fù)雜，因此采用AMT法進(jìn)行物探，查明斷層破碎帶寬度及產(chǎn)狀、軟弱帶及富水帶的埋深和規(guī)模以及主要地層巖性界線，重點判釋隧道洞身高程范圍內(nèi)的資料，為隧道設(shè)計提供基礎(chǔ)資料。

1背景介紹

隧道進(jìn)口位于米易縣丙谷鎮(zhèn)雷窩村附近，出口位于米易縣埡口鎮(zhèn)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(qū)地處揚子準(zhǔn)臺地西緣康滇地軸中段，跨瀘定-米易臺拱之米易穹斷束，構(gòu)造復(fù)雜，褶皺不發(fā)育，斷層局部發(fā)育。

2方法技術(shù)

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(qū)分巖性及構(gòu)造體，識別地下地質(zhì)體的空間分布和性質(zhì)。據(jù)資料統(tǒng)計，本區(qū)各類巖性地質(zhì)體之間存在一定的電性差異，具備開展AMT測量的基礎(chǔ)。

本次測量工作采用V8大地電磁儀，收發(fā)距為12000m，發(fā)射偶極距1500m，接收偶極距40m，點距40m，工作頻率1Hz-8192Hz，發(fā)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(jìn)行處理解釋。對原始數(shù)據(jù)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(shù)進(jìn)行預(yù)處理，突出有用信號，抑制干擾，提高資料的信噪比。預(yù)處理后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、靜校正、空間濾波等處理，然后進(jìn)行一維及二維反演。

3成果及解釋

依據(jù)NLCG二維反演得到電性剖面圖（圖1上），并根據(jù)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(yīng)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(xué)地質(zhì)斷面成果圖（見圖1下）。在此基礎(chǔ)上對隧道測線剖面的地質(zhì)構(gòu)造和巖性作出綜合解釋。

測區(qū)地表表層風(fēng)化程度較弱，在電性上對應(yīng)電性結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(yīng)斷層破碎帶，推斷此處為斷層F4、F5（見圖1下）。F4對應(yīng)地質(zhì)推斷的昔格達(dá)1號正斷層；F5對應(yīng)地質(zhì)推斷的昔格達(dá)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(qū)域。其中的Ⅴ類異常區(qū)為極軟弱、極破碎或富水巖體，施工中應(yīng)注意預(yù)防涌水、突泥和塌方。

4結(jié)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(gòu)造、巖溶發(fā)育情況進(jìn)行了成功地解釋，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況及地質(zhì)調(diào)查情況進(jìn)行了圍巖類別的劃分，并對勘探區(qū)巖體完整性進(jìn)行了評估；

②物探共判釋解釋有兩個斷層，即昔格達(dá)1號和2號斷層。施工時在斷層位置應(yīng)注意加強(qiáng)防護(hù)，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；

③根據(jù)AMT資料所揭示斷層或破碎巖體或巖溶發(fā)育區(qū)分布與地質(zhì)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(zhì)條件的宏觀認(rèn)識水平。

參考文獻(xiàn)：

[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(yīng)用[J].煤田地質(zhì)與勘探，2012，40（3）：78-81.

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