三維轉(zhuǎn)角瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報探測技術(shù)在隧道中的應(yīng)用

趙文軻， 劉明偉

(招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶 400067)

隨著我國鐵路、公路建設(shè)向山區(qū)不斷延伸，隧道建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模迅速增長。為了確保隧道施工安全，超前地質(zhì)預(yù)報工作已成為施工過程中的重要環(huán)節(jié)[1-2]，預(yù)報方法有地震波法、地質(zhì)雷達(dá)法和瞬變電磁法[3]。瞬變電磁法是由地表瞬變電磁勘探方法演變過來的一種超前地質(zhì)預(yù)報方法[4-6]。

近10年，瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報法已被廣泛應(yīng)用。本文基于較成熟的多匝重疊小回線瞬變電磁超前探測技術(shù)，以楊柳隧道為依托，開展隧道三維轉(zhuǎn)角瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報探測，通過應(yīng)用實例探討三維轉(zhuǎn)角探測方式在隧道超前地質(zhì)預(yù)報中的效果[7]。

1 三維瞬變電磁預(yù)報技術(shù)工作原理[8-9]

瞬變電磁法(簡稱TEM)是一種時間域的電磁探測方法，以接地導(dǎo)線或不接地回線通以脈沖電流做為場源，以激勵探測目的物感應(yīng)二次電流，在脈沖間隙測量二次場隨時間變化的響應(yīng)，二次場的變化反映了周圍地下地質(zhì)體的導(dǎo)電性分布。預(yù)報中采用重疊回線的磁偶源激發(fā)的方式，以均勻大地的瞬變電磁響應(yīng)為例，在矩形發(fā)射回線中供以階躍脈沖電流，電流斷開前，發(fā)射電流在回線周圍的大地和空間中建立起一個穩(wěn)定的一次磁場，如圖1所示。

在發(fā)射間歇，通過接收裝置測量圍巖介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場信息隨時間的變化值，當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造存在低阻體(如水)時，其導(dǎo)電性較圍巖明顯變強(qiáng)，接收到的二次場信號將發(fā)生變化，通過對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和解譯，可探測掌子面前方低阻(充水充泥)地質(zhì)構(gòu)造體的分布情況。……