EH4大地電磁測(cè)深法在長(zhǎng)大深隧道勘察中的應(yīng)用

鄢毛毛

江西省地礦局九0二地質(zhì)大隊(duì) 江西 新余 338000

1 引言

由美國(guó)大地電磁儀器商EMI和Geo metrics公司聯(lián)合研制生產(chǎn)的EH4是一種全新的物探方法，實(shí)現(xiàn)了天然信號(hào)源與人工信號(hào)源的采集和處理，具有探測(cè)深度大、設(shè)備輕、速度快、精度較高等特點(diǎn)，非常適合長(zhǎng)大深埋隧道的勘探。本文以杭紹臺(tái)高速某隧道及梅汕鐵路某隧道為例，探討EH4大地電磁測(cè)深法在隧道勘察中的應(yīng)用。

2 EH4大地電磁法基本原理

EH4勘探方法原理與傳統(tǒng)MT法一樣，都是利用宇宙中的太陽(yáng)風(fēng)、雷電等入射到地球上的天然電磁場(chǎng)信號(hào)作為激發(fā)場(chǎng)源，又稱(chēng)一次場(chǎng)，垂直入射到大地介質(zhì)中，由于電磁感應(yīng)作用，地面電磁場(chǎng)的觀測(cè)值將包含有地下介質(zhì)電阻率分布的信息，根據(jù)觀測(cè)的電阻率分布特征和當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，分析判斷底層巖性和斷層破碎帶的分布。

3 EH4大地電磁法野外工作方法

野外工作方法主要由觀測(cè)點(diǎn)的位置、平行試驗(yàn)、電極的布置、磁棒布置、前置放大器布置、主機(jī)布置等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)組成。其中。觀測(cè)點(diǎn)的位置是用高精度GPS定位，利用羅盤(pán)儀指示布極方向，要求點(diǎn)位差小于0.5 m，方位差小于1°。開(kāi)展前一天一定要做平行試驗(yàn)，檢查儀器是否工作正常，要求兩個(gè)磁棒相隔2-3 m，平行放在地面。野外工作電極布置是采用四個(gè)電極，每?jī)蓚€(gè)電極組成一個(gè)電偶極子，為了方便對(duì)比監(jiān)視電場(chǎng)信號(hào)，其長(zhǎng)度都為25 m(點(diǎn)距25 m)，分別沿平行測(cè)線(xiàn)方向和垂直測(cè)向方向各布置一對(duì)電偶極子。磁棒離前置放大器應(yīng)大于5 m，為消除人文干擾，兩個(gè)磁棒要埋在地下至少5c m，用羅盤(pán)定方向使其垂直，所有工作人員要求離開(kāi)磁棒至少10 m。前置放大器要求布置在測(cè)點(diǎn)上，并遠(yuǎn)離磁棒至少15 m。主機(jī)要放置在遠(yuǎn)離前置放大器至少20 m的一個(gè)平臺(tái)上。

圖1 EH4野外工作布置示意圖

4 工程勘探實(shí)例

4.1 隧道一

4.1.1 工區(qū)概況 該隧道長(zhǎng)約2.5k m，海拔高程在150 m-550 m之間，地形相對(duì)高差約450 m，隧道最大埋深約300 m。在區(qū)內(nèi)出露地層從老到新依次為侏羅系上統(tǒng)黃尖組流紋質(zhì)凝灰?guī)r；白堊系下統(tǒng)館頭組凝灰質(zhì)砂巖；新第三系上新統(tǒng)嵊縣組玄武巖、河湖相沉積層。

4.1.2 資料成果解釋

圖2為該隧道洞身部分視電阻率剖面圖

里程ZK63+330～ZK63+370段存在一傾向小里程的低阻異常條帶，整體呈漏斗狀，異常從地表穿過(guò)隧道洞身，異常中心位置埋深約為150-220 m，推測(cè)為斷裂破碎帶F1。物探完成后，在ZK63+250附近布置鉆孔ZK006，經(jīng)驗(yàn)證，低阻異常條帶為強(qiáng)風(fēng)化含角礫凝灰質(zhì)砂巖，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，與推斷結(jié)果基本吻合。

里程ZK63+943～ZK63+993段存在一大面積低阻異常區(qū)，并向深處延伸，與兩側(cè)相對(duì)高阻區(qū)有較為明顯的線(xiàn)狀界線(xiàn)，推測(cè)為含水?dāng)鄬悠扑閹2。物探完成后，在ZK63+850附近布置鉆孔ZK007，經(jīng)驗(yàn)證，大面積低阻異常區(qū)為強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，為一承壓含水體，并見(jiàn)鉆孔漏水現(xiàn)象，與推斷結(jié)果基本吻合。

圖2 隧道一EH4電阻率剖面圖

4.2 隧道二

4.2.1 工區(qū)概況 該隧道全長(zhǎng)約10.5k m，海拔高程在350 m-850 m之間，地形相對(duì)高差約500 m，隧道最大埋深約600 m。在區(qū)內(nèi)位于于坪上斷裂與潘田斷裂西南部所夾部位的中間部位，屬粵東沿海大埔-惠來(lái)構(gòu)造巖漿帶，地層出露巖性主要為凝灰?guī)r。

4.2.2 資料成果解釋 圖3為該隧道洞身部分視電阻率剖面圖，根據(jù)電阻率等值線(xiàn)的分布特征，在里程DK42+405處附近，視電阻率橫向呈明顯變化，小里程方向視電阻率高，大里程方向視電阻率低，向大里程方向傾斜，推測(cè)為巖性接觸帶F1；在里程DK42+445處附近存在一相對(duì)低阻條帶，推測(cè)為斷裂破碎帶F2，其向大里程方向傾斜，整體視電阻率由低到高平穩(wěn)分布，但在F1處往大里程方向視電阻率較低，推測(cè)由巖性變化所致。

圖3 隧道二EH4電阻率剖面圖

5 結(jié)束語(yǔ)

EH4大地電磁測(cè)深法在探測(cè)巖性分界、斷裂破碎帶、富水構(gòu)造等方面起到了較好的效果，且受地形的影響較小，野外作業(yè)方便。由于EH4對(duì)于地表淺部的解釋精度較差，建議結(jié)合其他物探手段，并用少量鉆孔驗(yàn)證。