EH4双源大地电磁测深系统培训讲义(2012)资料
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EH-4使用说明书范文-中文版-图文简介0.0简介Stratagem这套仪器是一种用来测量地下几米到一公里多深的地球电阻率的特殊大地电磁测深(MT)仪器。
这套仪器既可以使用天然场源的大地电磁信号,又可以使用人工场源的电磁信号,以此来获得测量点下的电性结构。
大地电磁测深(MT)仪器是通过同时对一系列当地电场和磁场波动的测量来获得地表的电阻抗。
这些野外测量要经过几分钟;傅立叶变换以后以能谱存储起来。
这些通过能谱值计算出来的表面阻抗是一个复杂的频率函数,在这个频率函数中,高频数据受到浅部或附近的地质体的影响,而低频数据受到深部或远处地质体的影响。
一个大地电磁(MT)测量给出了测量点以下垂直电阻率的估计值,同时也表明了在测量点的地电复杂性。
在那些点到点电阻率分布变化不快的地方,电阻率的探测是一个对测量点下地电分层的一个合理估计。
Stratagem这套系统是由两个基本组件构成:一个接受机,一个发射机。
在高频段,天然信号通常比较微弱,使用发射机能够提高数据的质量;对于某些应用或某些情况下,由发射机提供的额外的高频信号我们可以不必使用。
Stratagem这套仪器可以有效的用于地下水调查、环境的地下特征调查、矿产与地热勘探及工程研究。
因为该仪器的供电电池既灵巧致密又便携,所以即使在崎岖的山区和恶劣的地区也能顺利的操作和工作,Stratagem系统的快速采集速度和便携性为我们的勘察设计提供了灵活性。
表面阻抗可以很快的以电阻率的形式显示出来,也可以一组组处理,并实时在剖面中呈现出来,这种实时显现的灵活多样性能够让调查者根据对初步处理和测量结果的分析而改变测量设计。
EH-4操作说明书系统配件1.0系统配件以下说明的是Stratagem的各个组件。
该系统配置的标准接收机设计的采集频宽为100KHz到11.7Hz。
可选的接收机组件和标准的接收机一块使用它的采集频率可以从1000Hz扩展到0.1Hz。
标准配件及它们的连接见图一和图二。
EH4大地电磁测深法在隧道勘察中应用及所受干扰的分析摘要:将EH4高频大地电磁测深法应用于长大深埋隧道------洞湾隧道岩溶、构造、岩性的勘察,通过与钻探及地质调绘的资料对比,EH4音频大地电磁法可以在宏观上查明深埋隧道岩溶发育状况、地质构造及地层岩性分界,为钻孔布置及隧道设计、施工提供地球物理依据,在长大深埋隧道勘察中能达到较为理想的效果。
但影响勘察结果的外部因素很多,深埋中的钢筋支护对勘察效果影响十分明显。
关键词:EH4高频大地电磁测深;深埋隧道;洞湾隧道;干扰影响近年来,公路建设中面对越来越多的深长大深埋隧道,长大深埋隧道有平面里程长、深埋大、地质构造复杂等特点,而且地形深切陡峭,钻探工作难以充分展开,一直是公路工程地质勘察与设计中的难点。
就地球物理勘探方法而言,重磁法在研究岩溶发育状况、基底的起伏和埋深、划分构造单元、确定深大断裂方面具备明显的优势[1][2],大地电磁法是近十几年来迅速发展起来的一种电磁法勘探技术,具有工作效率高、探测深度大、分辨率高、受地形影响相对较小、抗干扰性能强、成本较低廉等特点,在100—1 500 m深度范围内,能查明电阻率差异较大的高、低阻不均匀体[3][4]。
洞湾隧道是赤水至望谟(仁怀至赤水段)高速公路中的一座长隧道,隧道正在开挖施工,在施工过程中发现在右洞(里程YK66+488左右)的右侧壁出现大溶洞,宽约10~20m,高约30~40m,往小里程顷斜,与右洞轴线小角度相交,本次勘查的重点在于探明洞湾隧道未开挖段的岩溶发育状况,通过采用EH4高频大地电磁测深法,取得了较为显著的效果,对后期的隧道开挖工作有较大的指导意义。
1、EH-4工作方法及原理本次勘测是采用上世纪九十年代由美国EMI公司和Geometrics公司联合推出的新一代电磁仪EH-4型StrataGem电磁系统,能观测到离地表几m至1000m 内的地质断面的电性变化信息,基于对断面电性信息的分析研究,可以应用于地下水研究、环境监测、矿产与地热勘察,以及工程地质调查等。
EH-4电磁测深法
研究专家
技术原理
EH-4电磁测深系统属于部分可控源与天然源相结合的-种大地电磁测深系统,该系统同时使用天然场源和人工场源进行频域电磁观测,主要通过电阻率的变化来分辨地下构造情况。
对于深部构造通过天然背景场源成像(MT),其信息源为10-100kHz,浅部构造则通过-个新型的便携式低功率发射器发射1-100kHz人工电磁讯号,补偿天然信号的不足,从而获得高分辨率的成像。
EH-4电磁测深系统既具有有源电探法的稳定性,又具有无源电磁法的节能和轻便的特点,测量速度快,观测时间短,可轻易实现密点连续测量,进行EMAP连续观察,效率高于直流电法;能同时接收和分析X,Y 2个方向的电场和磁场,反演X-Y电导率张量剖面,对判断构造产状特别有利;具有较高的分辨率,使探测某些小的地质构造和区分电阻率差异不大的地层成为可能。
图1 EH-4电磁测深法工
作流程图
野外布置
实际野外测量中需要采取必要的技术措施来保证数据质量,这些技术措施包括以下几项。
1)开展工作前进行平行试验,确认仪器工作正常。
2)前置放大器(AFE)放在测量点上,与磁棒距离大于5m,与主机距离大于10m。
电极、磁
棒、前置放大器(AFE)和主机尽可能远离人工设施(如围墙)和噪声源(如电力线),减少人文因素等的干扰。
3)使用罗盘仪定向,保证Y-Dipole电偶极子的方向与X-Dipole电偶极子的方向、2个磁棒
的方向相互垂直。
x和y方向的电极和磁棒应始终保持一致,不能随意调换方向,以减少系统误差。
4)数据质量较差时,应增加叠加次数,必要时择时重测。
一、EH4是全新概念的电导率张量测量仪通常意义下的电探仪,指的是交、直流电阻率剖面仪。
这两种方法都是有源测量方法,需要向地下直接供电,并且随着测量深度加大,电极布线和供电量都不断增加,野外劳动强度大,效率低。
另一方面,尽管这两种方法都属于有源电探,但采集到的视电阻率值都属于标量范畴,对辨别地下二度体异常的走向无能为力。
大地电磁同属于电探,但它是无源测量。
利用天然电磁场,虽然避免了大电流供电,但天然电磁场不稳定,而且某些频段先天不足,干扰强,讯号弱。
参看(图1)大地电磁场水平分量频谱展示图。
它反映了天然电磁场与人文电磁场的分布情况。
在1Hz左右,无论电场和磁场都是低谷;在1000Hz处磁场几近寂静,电场有一低谷。
在几十赫兹到104Hz范围内,人文活动的电磁场干扰特别严重。
这些特点决定了大地电磁法只适合于采集较低频率。
通常观测时间长,分辨率较低,适合解决深层宏观问题。
所以尽管电探方法起源最早,几十年来,由于以上的局限性,一直阻碍它的发展。
几十年来,1000米以内,几百米上下,正是人类经济、文明活动在地壳上层最活跃的深度。
其它物探方法,如地震勘探法,自40~50年代之后都开始大展身手,而浅、中深度范围的电探则相对寂寞冷落,处于陪衬地位。
也正是这种现状激发了国内外众多的科学家和仪器制造商不断研制开发新的电探仪器,寻找新的电探方法。
96年中下旬,由美国以研制大地电磁仪器而闻名的EMI公司和以制造高分辨率地震仪著名的Geometrics公司联合研制出EH4。
这是全新概念的电导率张量测量仪。
它利用大地电磁的测量原理,但配置了特殊的人工电磁波发射源。
这种发射源的天线是一对十字交叉的天线,组成X、Y两个方向的磁偶极子,轻便而且只用于普通汽车电瓶供电,发射率从500Hz到100KHz,专门用来弥补大地电磁场的寂静区和几百赫兹附近的人文电磁干扰谐波(见图1)。
仪器用反馈式高灵敏度低噪音磁棒和特制的电极,分别接收X、Y两个方向的磁场和电场。
EH-4 电磁测深在某地区隧道物探中的应用摘要:随着科学技术的发展,EH-4 大地电磁测深法勘探技术,得到了快速的发展。
本文简单介绍了EH-4 大地电磁测深的基本理论,并通过实际的野外施工工作,资料分析和异常解释,了解了该地区的地质情况,为后面隧道施工提供地质依据。
Abstract院With the development of science and technology, EH-4 magnetotelluric sounding prospecting technology has got rapiddevelopment. This article simply introduces the basic theory of EH-4 magnetotelluric sounding, and learns about the geology of the regionthrough the actual field construction work, data analysis and anomaly interpretation, which provides geological basis for the tunnelconstruction.关键词:EH-4;大地电磁测深;电阻率异常;隧道Key words院EH-4;magnetotelluric sounding;resistivity anomaly;tunnel 中图分类号院P631;U45 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)29-0118-020 引言EH-4 大地电磁测深法伴随着仪器采集的提升,以及分析和反演解释技术的进步的产生的。
EH-4 可有效的运用于地下水调查、隧道勘探、矿产与地热勘探及工程研究。
本次勘查通过采用EH4 高频大地电磁测深法,取得了较为显著的效果,对后期的隧道开挖工作有较大的指导作用。
EH4全新概念电导率张量测量仪通常意义下的电探仪,指的是交、直流电阻率剖面仪。
这两种方法都是有源测量方法,需要向地下直接供电,并且随着测量深度加大,电极布线和供电量都不断增加,野外劳动强度大,效率低。
另一方面,尽管这两种方法都属于有源电探,但采集到的视电阻率值都属于标量范畴,对辨别地下二度体异常的走向无能为力。
大地电磁同属于电探,但它是无源测量。
利用天然电磁场,虽然避免了大电流供电,但天然电磁场不稳定,而且某些频段先天不足,干扰强,讯号弱。
参看(图1)大地电磁场水平分量频谱展示图。
它反映了天然电磁场与人文电磁场的分布情况。
在1Hz左右,无论电场和磁场都是低谷;在1000Hz处磁场几近寂静,电场有一低谷。
在几十赫兹到104Hz范围内,人文活动的电磁场干扰特别严重。
这些特点决定了大地电磁法只适合于采集较低频率。
通常观测时间长,分辨率较低,适合解决深层宏观问题。
所以尽管电探方法起源最早,几十年来,由于以上的局限性,一直阻碍它的发展。
几十年来,1000米以内,几百米上下,正是人类经济、文明活动在地壳上层最活跃的深度。
其它物探方法,如地震勘探法,自40~50年代之后都开始大展身手,而浅、中深度范围的电探则相对寂寞冷落,处于陪衬地位。
也正是这种现状激发了国内外众多的科学家和仪器制造商不断研制开发新的电探仪器,寻找新的电探方法。
96年中下旬,由美国以研制大地电磁仪器而闻名的EMI公司和以制造高分辨率地震仪著名的Geometrics 公司联合研制出EH4。
这是全新概念的电导率张量测量仪。
它利用大地电磁的测量原理,但配置了特殊的人工电磁波发射源。
这种发射源的天线是一对十字交叉的天线,组成X、Y两个方向的磁偶极子,轻便而且只用于普通汽车电瓶供电,发射率从500Hz到100KHz,专门用来弥补大地电磁场的寂静区和几百赫兹附近的人文电磁干扰谐波(见图1)。
仪器用反馈式高灵敏度低噪音磁棒和特制的电极,分别接收X、Y两个方向的磁场和电场。