音频大地电磁法(AMT)在某铁路隧道勘察中的应用

音频大地电磁测深法在深埋长大隧道勘探中的应用【摘要】通过介绍音频大地电磁（AMT）法工作布置、资料采集和处理流程，说明了该方法在深埋长大隧道勘探中的应用效果，同时对Winglink软件的功能特点进行了介绍，查明了隧道测区断层破碎带位置、宽度、产状，岩性分布状况及物性参数，结果证明音频大地电磁法在深埋长大隧道勘探中是有效的。

【关键词】AMT；Winglink；长大深埋隧道0.工区地质概况工区地层主要为新生界第四系全新统；中生界白垩系上统赤城山组、两头塘，白垩系下统朝川组；侏罗系上统九里坪组、茶湾组、西山头组三段、二段、一段。

工作区在大地构造上属华南褶皱系，为加里东期褶皱回旋之年轻地台，中生代岩浆活动强烈。

由于基底固结程度高，在陆缘活动阶段，自印支期及燕山早期，断裂活动十分发育，其承袭基底的北东向断裂，至燕山晚期断裂偏转后，北北东向等断裂也得到发育。

线路经过其次级构造单元—浙东南褶皱带，其构造差异又以丽水-余姚深断裂为界，其西为丽水-余姚隆起，东为临海-温州坳陷。

两者在地体性质和断裂构造分布上又有明显差异。

沿线另有北东向丽水-天台大断裂、永康大断裂、下坞弄大断裂及分布于临海-温州拗陷的大型“x”形共轭剪切断裂组等，它们控制着本区地貌、水系、脉状及岩株状火山岩形态、不良地质体的基本格局。

1.方法原理音频大地电磁法（AMT）法采集天然电磁场信号，工作频率0.1～10000Hz，单点采集时间大于40分钟，有效可用频率6～10000Hz，有效勘探深度大于2000米。

AMT方法观测天然电磁场的时间序列信号，然后将时间序列数据转化为频率域数据，进而计算出每个频点的电阻率值和相位阻抗。

该方法以卡尼亚大地电磁理论为依据，其理论的基本模型是: 假设场源位于高空,地面电磁场为平面电磁波，地下介质在水平方向是均匀的；定义电磁波在地下介质传播中，振幅衰减到地面振幅的1/ e 的深度为趋肤深度或穿透深度，因此,用不同频率的阻抗计算视电阻率，便可达到测深目的。

音频大地电磁法在公路隧道勘察中的应用摘要：为提升公路隧道勘探效果和质量水平，需要使用音频大地电磁法针对隧道地质勘探进行项目研究和探索，目前我国现有音频大地电磁法在使用时，可以合理勘探公路隧道基础岩石风化厚度、岩石起伏情况以及岩石内部结构，为此本文详细研究音频大地电磁法操作原理，同时结合实验案例，进一步总结出音频大地电磁法应用策略。

关键词：音频大地电磁法；操作原理；灰岩区域；施工长度在地质形态以及内部结构复杂地区，道路隧道设计路线经常遇到断层、褶皱以及裂隙节理等不良地质问题，加上道路隧道建设地区经常需要在地下水丰富地区开展隧道建设，以上施工现状会增加隧道施工难度，存在安全风险问题。

为此怎样精准、高效开展公路隧道地质勘探成为目前项目建设需要重点研究内容。

音频大地电磁法从本质上来看，是一种利用人工控制的频率勘探技术手段，因此数据收集与探索方式相对比较简单，能够直接在地面开展信息探测，并且通过转变设备发射频率针对不同深度的电力数据，为公路隧道建设提供一定技术支持。

一、音频大地电磁法操作原理音频大地电磁法在实际操作过程中主要在MT基础条件上共同发展，其技术操作理论则结合音频大地电磁理论基础以及麦克斯韦公式组，两种模式相互结合之后所产生的曲线结构图水平方向为电偶极子，而在地面位置选择测量位置点M 与曲线结构图的中心位置点o距离为R，OM相互连接之后与曲线结构图之间的夹角角度则为θ。

在均匀空间环境内，M位置点的电力场或者电磁场公式需要根据音频大地电磁法操作原理合理选择，根据目前音频大地电磁法操作实际情况进行详细分析，最终得出相关结论：当地表所产生的电阻率达到一定数值时，电磁波长的传输深度或者利用该技术探测深度与探测频率呈现出反向比例关系。

其中探测频率较高时，探测深度较浅，而探测频率较低时，则探测深度较大。

由此可见，音频大地电磁法在实际操作过程中需要通过积极转变发射频率转变探测深度，最终达到变频深度测量等最终目的[1]。

2023年 8月上 世界有色金属109地质勘探G eological prospecting音频大地电磁测深（AMT ）与多极化大地电磁测深（MPMT ）在云南某铅锌矿勘探中的应用研究何全华，颜长宁，黄雪林*，郑晓旭，李玉强，仲飞远（四川省冶金地质勘查局六０五大队，四川　眉山　６２０８６０）摘 要：传统的音频大地电磁测深法与近年来新发展起的多极化大地电磁法均可间接测量地下视电阻率分布情况，通过对视电阻率的划分来判别不同地质结构。

本文以两种方法在云南某铅锌矿勘探中的试验为例，通过对成果资料的综合研究，联合解译。

两种方法均推测断层３条，其中２条（Ｆ４、Ｆ３）与地质吻合；圈定极低阻异常一处，钻孔验证为炭质岩层；大致确定了深部花岗岩顶板界面及石英斑岩范围。

表明两种方法成果基本一致、细节上有稍许变化，ＭＰＭＴ抗干扰能力更强；ＡＭＴ对低阻反映更明显，但有放大效应。

关键词：音频大地电磁；多极化大地电磁；铅锌矿中图分类号：Ｐ６１８．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１５－０１０９－３Application Research of Audio Magnetotelluric Sounding (AMT) and Multipolarized MagnetotelluricSounding (MPMT) in Exploration of a Lead Zinc Mine in YunnanHE Quan-hua, YAN Chang-ning, HUANG Xue-lin*, ZHENG Xiao-xu, LI Yu-qiang, ZHONG Fei-yuan（Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ　６０５　Ｂｒｉｇａｄｅ，Ｍｅｉｓｈａｎ　６２０８６０，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｂｏｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ａｕｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ　ｓｏｕｎｄｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｅｗｌｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｍｕｌｔｉｐｏｌａｒ　ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ　ｃａｎ　ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ａｐｐａｒｅｎｔ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ，　ａｎｄ　ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｂｙ　ｄｉｖｉｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｐｐａｒｅｎｔ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ．　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｔａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｌｅａｄ－ｚｉｎｃ　ｍｉｎｅ　ｉｎ　Ｙｕｎｎａｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，　ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｄａｔａ，　ｊｏｉｎｔ　ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．　Ｂｏｔｈ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｓｐｅｃｕｌａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　３　ｆａｕｌｔｓ，　ｏｆ　ｗｈｉｃｈ　２　（Ｆ４，　Ｆ３）　ａｒｅ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｇｅｏｌｏｇｙ；　Ｄｅｌｉｎｅａｔｅ　ａｎ　ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｌｏｗ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ａｎｏｍａｌｙ　ａｎｄ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ　ｒｏｃｋ　ｌａｙｅｒ；　Ｔｈｅ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｅｐ　ｇｒａｎｉｔｅ　ｒｏｏｆ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｑｕａｒｔｚ　ｐｏｒｐｈｙｒｙ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｒｏｕｇｈｌｙ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．　Ｉｔ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ，　ｗｉｔｈ　ｓｌｉｇｈｔ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ，　ａｎｄ　ＭＰＭＴ　ｈａｓ　ｓｔｒｏｎｇｅｒ　ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｂｉｌｉｔｙ；　ＡＭＴ　ｈａｓ　ａ　ｍｏｒｅ　ｐｒｏｎｏｕｎｃｅｄ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｌｏｗ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，　ｂｕｔ　ｈａｓ　ａｎ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ．Keywords:　ａｕｄｉｏ　ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ；　Ｍｕｌｔｉｐｏｌａｒｉｚｅｄ　ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ；　Ｌｅａｄ－ｚｉｎｃ　ｏｒｅ收稿日期：２０２３－０５作者简介：何全华，男，生于１９８７年，汉族，四川成都人，本科，工程师，研究方向：地球物理学。

天然源音频大地电磁法在隧道不良地质体勘查中的应用受地形条件影响，钻探方法在隧道不良地质体勘查中具有较大的局限性，非钻探方法逐渐成为隧道勘查的主要支撑技术。

本文中主要介绍天然源音频大地电磁法在隧道不良地质体勘察中的应用。

结合某天然气管道工程隧道勘查实例，通过分析影响采集数据质量的噪声影响因素，探讨有利的野外数据采集工作布置方案，通过实例研究结果表明天然源音频大地电磁法在采空区勘查中的优越性和有效性。

标签：天然源音频大地电磁法；采空区；数据采集；噪声引言天然气管道工程是我国实施能源战略的重点项目之一，大多管线沿线经过低中山～中山地区，地形起伏较大，相对高差大，山坡较陡，沟谷发育，沟谷多呈“V”字形，植被较茂密。

钻探方法很难开展工作，天然源音频大地电磁法在此类地区得到较为广泛的应用。

1、方法原理天然源音频大地电磁法是利用天然电磁信号为场源，通过观测同一测点不同频率的电场与磁场的比值，研究不同深度地电断面情况，低频反映深部，高频反映浅部。

大地电磁剖面法是观测同一频率不同测点的电场与磁场的比值，研究同—深度、不同测点的地电断面情况。

野外观测天然电磁场的四个水平分量（Ex、Ey、Hx、Hy）的时间序列信号，通过付氏变换，将时间序列数据转换为频率域数据，按如下公式计算出张量阻抗：式中Z表示张量阻抗，Ex和Hx为平行地面的X轴方向上的电磁场分量，Ey和Hy为平行地面的Y轴方向上的电磁场分量，T为大地电磁场的周期。

由张量阻抗通过进一步运算可求得电阻率。

在均匀介质中计算得到的为真电阻率，在非均匀介质中为视电阻率，其单位是.m。

2、野外数据采集布置AMT数据采集：采用标准十字形布极，采用25米极距连续张量模式采集，采用卫星同步技术控制各采集单元的采集时间。

图1为野外工作布置示意图。

数据采集使用加拿大凤凰地球物理公司生产的MTU-5A大地电磁仪。

技术参数如下：点距：约25m。

采用张量观测方式，观测：2电道（Ex，Ey）；2磁道（Hx，Hy）。

科技资讯2015 NO.30SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 程 技 术66科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION音频大地电磁测深法(AMT)勘测精度高,仪器轻便,费用低,所以在工程建设中应用广泛。

在隧道工程的应用中,AMT结合地质资料能够一定程度上探测并判段出断层破碎带宽度及产状(视倾角),软弱带及富水带的埋深和规模,主要地层岩性界线和判释隧道洞身高程范围内的资料等,为隧道设计提供基础资料,所以一直以来在隧道工程的应用中十分广泛。

该文主要讲述音频大地电磁在阿尔金山公路隧道的实际应用。

1 测区地质概况1.1 地质概况地形地貌:拟建隧道位于中高山区,总体呈东西向延伸山脉。

区域内山势陡峻,层峦叠嶂,植被稀少,多基岩裸露且沟谷纵横,山体南北两侧宽度一般11～35km,隧道所在区山体宽度约13km。

隧址区地形地貌受东西向断裂构造控制,隧道穿越山梁南坡通过区域断裂F 5、F 7、F 6,受区域断裂构造影响强烈,地势相对较低,东西向沟谷发育,地形破碎,地表切割强烈,起伏变化大,岩体风化严重,褶皱发育,形成众多山间沟谷;北坡受区域断裂影响相对较小,山体陡峻,地势较高,山脊高耸,地表切割较小。

隧道轴线方向为SE149°,隧址区地面高程3200～3760m,相对高差约560m。

地层岩性:隧址区地层按其时代及成因分类,在勘察深度范围内上覆地层为第四系全新统坡积、洪积粉土、碎石土、角砾土(Q 4dl 、Q 4pl );下伏基岩为侵入岩和变质岩,主要有长城系党河群(Z c )石英片岩和大理岩、震旦系多若诺尔群上岩组玄武岩、加里东期侵入(γ3)二长花岗岩和斜长花岗岩、断层角砾岩等,岩性变化大。

地质构造:隧址区位于塔里木地块的东部,青藏高原的东北边缘,受阿尔金山弧形褶皱带影响,隧址区属康藏歹字型构造的头部外围褶皱带,这个褶皱带大致呈向北突出的弧形。

音频大地电磁测深法在某隧道中的应用摘要:本文主要讲述了音频大地电磁测深在某隧道的实际应用，从野外的施工到室内的数据处理和资料成图解释。

依据音频大地电磁法（AMT）的带地形二维非线性共轭梯度（NLCG）反演结果，把电阻率异常分为吁类、郁类、芋类及域类，分别对应极破碎岩体（吁级围岩）、破碎岩体（郁级围岩）、较破碎岩体（芋级围岩）和完整岩体（域级围岩）。

结合围岩分级结果，查明了隧道洞深附近岩性、断层破碎带及岩溶位置，对岩体完整性进行了评估。

Abstract院This article mainly introduces the application of audio-frequency magnetotellurics in a tunnel, from wild construction toindoor data processing and data mapping. According to the inversion results of the topography based two-dimensional nonlinear conjugategradient (NLCG) of audio-frequency magnetotelluric (AMT), the resistivity anomaly is divided into Class吁, 郁, 芋and 域, corresponding toextremely broken rock mass (Class吁surrounding rock), fractured rock mass (Class 郁surrounding rock), relatively broken rock mass (Class芋surrounding rock ) and complete rock mass (Class域surrounding rock). In combination with the surrounding rock classification result, thetunnel nearby lithology, fault fracture zone and the karst location are found out, and the integrity of rock mass is evaluated.关键词院音频大地电磁；隧道；电阻率异常；围岩分级Key words院audio-frquency magnetotelluric；tunnel；resistivity anomaly；classification of surrounding rock中图分类号院P631；U45 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）29-0116-030 引言音频大地电磁测深法（AMT）勘测精度高，仪器轻便，费用低，所以在工程建设中应用广泛。

高密度电阻率法和音频大地电磁法（AMT）在隧道勘察中的应用摘要：某公路隧道采用高密度电阻率法和音频大地电磁法（AMT）进行勘察，同时通过钻孔进行验证，结果表明，两种方法得出的异常区较吻合，局部存在较小差异，经分析可能是由于测区存在陡坎等影响高密度电阻率法解译结果；两种方法的解译结果也验证了高密度电阻率法只适用于浅埋隧道，深埋隧道需要通过音频大地电磁法（AMT）来实现；钻孔揭露结果也与物探解译结果有较高度吻合度。

关键词：高密度电阻率法；音频大地电磁法（AMT）；公路隧道；勘察；对比中图分类号：P315.9 文献标识码：A 文章编号：引言物探是公路勘察（尤其是隧道）中不可或缺的技术手段。

高密度电阻率法和AMT是两种常用方法。

2005年，吕玉增等[1]在研究时发现，地形起伏对高密度电阻率法解译有较大影响；2000年，王士鹏[2]论证了高密度电阻率法在水文地质中的应用；2013年，罗术[3]等，研究发现，在合适的地球物理背景下，高密度电阻率法能较好地反映隧道所经区域的岩性特征及不良地质情况的分布；2009年，邓娜等[4]，通过实例分析发现，高密度电阻率法在覆盖层勘探、滑坡体勘探、土料场分层、采空区勘探、断层调查等工程勘察中取得良好的应用效果。

本文通过高密度电阻率法和AMT相结合，并进行钻探验证，在某公路隧道勘察中的成果进行分析，得出结论。

2工程实例2.1场地概况隧道属构造剥蚀地貌，地形起伏大，高程1912.24m～2795.64m，相对高差约883.4m，沟谷纵横，植被发育。

进口端地处深冲沟底部，坡度36°，植被发育。

洞口上部见温泉水渗出；出口端地处沟谷顶端，V型谷，坡度68°，常年流水，洞口处见温泉水流出，水量较大。

2.2地质构造隧址区处于崇山构造带内。

根据区测资料、地质调绘，结合钻探，隧道穿越了崇山断裂带中的6条北西向次级断裂（F14、F14-1、F14-2、F15、F16、F17），隧道左、右线轴向80°，与各条断裂交于K33+670、K34+000、K34+220、K34+640、K35+420处，F14断层距离隧道左幅进口约127m，距离右幅进口约152m，F17断层处于隧道出口端前缘冲沟内。

音频大地电磁测深法在大金山隧道勘探中的应用章丹贵;赵虎【摘要】隧道的勘探技术研究,一直是我国铁路隧道勘探研究的热点和难点,传统钻探及调绘等手段在隧道勘探中有较大的局限性,采用新方法技术是提高隧道勘察水平的重要手段之一.结合玉(溪)磨(憨)线特长隧道—大金山隧道音频大地电磁测深工作,阐述了音频大地电磁测深的方法原理、资料采集、地形校正等内容.以音频大地电磁法为主、结合钻探及地质调绘等手段,宏观上查明隧道的地质条件,为深孔钻探孔位布置和隧道设计提供了详实的基础资料.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】5页(P45-48,77)【关键词】高频大地电磁测深;铁路隧道勘探;地形校正【作者】章丹贵;赵虎【作者单位】中国中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031;四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】U456.3随着山区高铁的大规模兴建,选线的自由度变小,特长深埋隧道越来越多。

特长深埋隧道一般地形地质条件非常复杂。

新建铁路玉(溪)磨(憨)线大金山隧道为全线控制性工程之一,隧道断裂发育、岩性复杂,仅依靠传统勘探方法难以查明隧道的地质条件。

音频大地电磁测深法是上世纪末发展起来的一种先进物探方法,目前已广泛运用在地矿、煤炭、石油、水利、水电系统的工程地质勘探中,在铁路隧道勘探中,应用该方法近年来也取得良好的效果。

本文阐述了采集方法和地形校正等关键技术,大金山隧道的物探结果表明,音频大地电磁法宏观地查明了特长深埋隧道的工程地质条件,为深孔钻探孔位布置和隧道设计提供了详实的基础资料。

2.1 地形、地质概况大金山隧道全长10 515 m,最大埋深约456 m,测区属中低山地貌,地形起伏大;地面横坡陡峻,自然坡度20～50°,局部陡峻,坡面植被发育,基岩露头少。

隧道地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带之东部,欧亚板块西南缘,横跨扬子亚板块之康滇古隆起与滇中拗陷,滇缅泰亚板块之保山褶皱带及其相互碰撞汇聚而成的缝合带,地质构造复杂。

77油气勘察新建沈阳至白河铁路规划联通我国东北地区辽宁省东部和吉林省南部，沿线经过沈阳市、抚顺市、通化市、白山市、延边自治州、长白山管委会等6个地级市行政区。

正线线路长度438.5km，总投资约为660亿。

其中规划桥梁共144座，长度约130km，占线路全长的30%；规划隧道共81座，长度约199km，占线路全长的45.5%。

本文庙岭隧道位于吉林省白山市抚松县仙人桥镇庙岭村，起讫里程为DK358+410～DK364+400，全长5990m，最大埋深240m。

该隧道地质勘察工作由中国铁路设计集团有限公司地路院组织和实施，报告编制由中国铁路设计集团有限公司地路二所组织完成。

一、基本情况概述本隧道区内地为典型的低山沟谷地貌，“V”字型冲沟发育，呈树枝状分布，地面高程550～870m，斜坡自然坡度10°～22°，地表植被发育，树林较茂盛。

隧道区地层从新至老地层岩性依次为：第四系全新统残坡积层（Q 4el+dl ）粗角砾土；新近系及第四系下更新统（β1+2）玄武岩；侏罗系中统（J 2）安山岩。

隧址区地表水主要为大气降水及基岩裂隙水渗出形成地表径流，主要由大气降水及地下水渗出补给，以蒸发、地表径流及地下水入渗为排泄条件，受季节性降水影响较大，雨季水量大且集中，非雨季无水或水量较小。

线位附近未发现泉出水点。

二、大地电磁法（AMT）数据及解析本隧道音频大地电磁法仪器采用加拿大凤凰公司生产的MTU-5A大地电磁仪开展工作；天然源音频大地电磁法测点点距25m，工作最小频率为11.2Hz，最高频率10400Hz。

物探工作按照《铁路工程物理勘探规范》(TB10013-2010)及物探技术要求施测。

本次有效测点243个，检查点13个，外业工作起讫时间为2018.12.27～2019.1.2。

大地电磁法数据采用ZONGE 公司研发的大地电磁仪软件SCS2D及相应辅助软件进行一维处理，综合CAD成图并进行初步解释。

２０１８年㊀第１０期(总第２９６期)黑龙江交通科技ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩＮｏ.１０ꎬ２０１８(ＳｕｍＮｏ.２９６)隧道工程音频大地电磁(ＡＭＴ)在秦岭隧道设计中的应用陈㊀婷(陕西铁道工程勘察有限公司ꎬ陕西西安㊀７１０００３)摘㊀要:主要介绍了利用音频大地电磁测深法在勘察深部地质情况的可行性ꎬ在铁路长大埋深隧道的设计勘察中ꎬ音频大地电磁测深法对查明隧道洞身范围内不良地质体空间分布以及影响范围具有有效性以及适用性ꎬ主要介绍了利用音频大地电磁测深法查明秦岭隧道洞身范围内的岩体完整性ꎬ富水性ꎬ不良地质体的空间分布ꎮ关键词:音频大地电磁法ꎻＶ８多功能电法仪ꎻ长大埋深隧道ꎻ不良地质体ꎻ钻孔验证中图分类号:Ｕ４５６㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－３３８３(２０１８)１０－０１５７－０２Ａｕｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ(ＡＭＴ)ｕｓｅｄＩｎｔｈｅｑｉｎｌｉｎｇｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌＣＨＥＮＴｉｎｇ(ＳｈａａｎｘｉＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｒｖｅｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬｘｉ ａｎꎬＳｈａｎｘｉ７１０００３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｕｓｉｎｇｔｈｅＡｕｄｉｏｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｍｅｔｈｏｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｄｅｅｐｇｅｏｌｏｇｙ.ＩｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｅｐｔｕｎｎｅｌｏｆｔｈｅｒａｉｌｗａｙꎬｔｈｅＡｕｄｉｏｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｍｅｔｈｏｄｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｂａｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｏｄｙｉｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌ.ＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｃｋｍａｓｓｉｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌｏｆｑｉｎｌｉｎｇｔｕｎｎｅｌｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＡｕｄｉｏｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｍｅｔｈｏｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｕｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃｍｅｔｈｏｄꎻｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｐｐａｒａｔｕｓＶ８ꎻｄｅｅｐｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｔｕｎｎｅｌｓꎻｈａｒｍｆｕｌｇｅｏｌｏｇｉｃｂｏｄｙꎻｄｒｉｌｌｉｎｇｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ收稿日期:２０１８－０３－０６作者简介:陈婷(１９９２－)ꎬ男ꎬ四川冕宁人ꎬ助理工程师ꎮ１㊀概㊀况１.１㊀工程概况该隧道位于陕西省麻坪镇西北方向８ｋｍ处ꎬ交通极不便利ꎮ隧道全长５.３ｋｍꎬ最大埋深５００ｍꎮ海拔最高１２００ｍꎬ最低７００ｍꎬ地势陡峭ꎬ多处自然坡度近４５ʎꎬ施工条件困难ꎮ１.２㊀地质概况隧区出露的主要岩性有灰岩ꎬ千枚岩ꎮ麻坪断层(Ｆ１０)ꎬ断层走向Ｎ７０ʎＷꎬ倾北ꎬ倾角３５ʎ~５４ʎꎬ逆断层ꎬ南盘为泥盆系地层ꎬ北盘为志留系地层ꎬ破碎带宽约５０~１００ｍꎬ主要由碎裂岩㊁断层泥㊁断层角砾组成ꎮ１.３㊀地球物理概况音频大地电磁法是以岩石的电阻率差异区分岩石岩性㊁完整性㊁富水性的一种方法ꎮ本次工作以岩性标本的方式获取调查区的岩石物性参数ꎮ依据隧区地质情况ꎬ以露头法分别观测两种岩性各１０块标本的电阻率参数ꎬ统计结果见表１ꎮ本次工作的目的是查明隧区断层发育情况㊁岩石完整性情况ꎮ依据地质资料断层位于两种岩性的分界面处ꎮ据表１统计结果可看出ꎬ两种岩性有明显的电性差异ꎬ本次的勘察工作有较好的地球物理前提ꎮ表１㊀物性参数统计表岩性电阻率ρ/(Ω ｍ)千枚岩４００~５００灰岩８００~４０００２㊀方法技术２.１㊀方法原理音频大地电磁测深法基本原理通常所指的 电磁测深 ꎬ即是指电磁感应类的电阻率测深ꎬ是建立在法拉第电磁感应定律基础上的一类电法勘探方法ꎮＡＭＴ以天然的交变电磁场为场源ꎬ当交变电磁场以波的形式在地下介质中传播时ꎬ由于电磁感应作用ꎬ地面电磁场的观测值将包含有地下介质电阻率分布信息ꎮ并且ꎬ由于电磁场的集肤效应ꎬ不同周期的电磁场信号具有不同的穿透深度ꎮ音频大地电磁法有效勘探深度为７５１总第２９６期黑龙江交通科技第１０期Ｈ＝２７９ρｆ２.２㊀工作参数按照相应的技术要求ꎬ在秦岭隧道(ＣＫ１４４＋９２０~ＣＫ１４９＋９５０段)段中线布置一条测线ꎬ测点点距为２０ｍꎮ测点具体点位由手持ＧＰＳ定点ꎮ本次工作使用Ｖ８大地电磁测深仪ꎮ依据铁路隧道勘察按隧道洞深以下５０ｍ探测深度的要求ꎬ秦岭隧道的最大埋深为５００ｍꎬ即勘察深度至少为５５０ｍꎮ依据收集及以往工作统计结果表明ꎬ工作区近地表电阻率一般在１００Ω ｍ左右ꎬ据(１)式计算所得应小于２５Ｈｚꎬ为保证勘探深度ꎬ本次工作选择采集最小频率为１０Ｈｚꎮ２.３㊀野外施工四个电极测量ꎬ即两个电极组成一对电偶极子ＭＮ(长度３０ｍ)ꎬ其中ꎬ南北向布设的ＭＮ(Ｘ－Ｄｉ￣ｐｏｌｅ电偶极子)测量电位差并计算得到电场水平分量Ｅｘꎻ东西向布设的ＭＮ(Ｙ－Ｄｉｐｏｌｅ电偶极子)测量电位差并计算得到ＥｙꎮＨｘ磁探头和Ｈｙ磁探头相互垂直(见图１)ꎮ图１㊀野外施工布置图３㊀资料处理(１)分析㊁对比所测大地电磁测深曲线ꎬ确定每条曲线的极化方式(ＴＥ和ＴＭ)ꎬ调整极化方式选择有错的数据点ꎻ(２)圆滑所测大地电磁测深曲线ꎬ大地电磁测深曲线应是一条圆滑的曲线ꎻ(３)判断是否存在静态效应影响ꎬ若存在应进行静态校正ꎻ(４)Ｖ８采集的时间序列数据经ＳＳＭＴ２０００软件从时间序列变换到频率域并计算出视电阻率和阻抗相位ꎮ４㊀效果分析在资料解释中ꎬ把反演电阻率断面图作为资料解释的基本图件和主要依据ꎮ图２㊀电阻率二维反演断面图图３㊀综合解释断面图㊀㊀图２为电阻率反演断面图ꎬ图３综合解释断面图ꎮ根据反演电阻率断面图中电阻率背景值的大小㊁异常形态㊁异常值以及梯度变化ꎬ结合地质资料ꎬ对重要的异常进行判释ꎮ依据上述原则对图３的综合解释如下ꎮ从整体上看:图３小里程段电阻率整体较大里程段电阻率低ꎬ根据地质资料小里程段出露岩性为千枚岩ꎬ大里程段出露岩性为灰岩ꎬ与表１统计结果吻合较好ꎮ图３主要存在两处低阻异常ꎬ分别位于里程２５０~４６０段㊁１１６５~１７６０段ꎮ剖面里程２５０~４６０段ꎬ该段为向下延伸㊁倾向小里程方向的低阻带ꎬ梯度值较大ꎬ宽度为２００ｍ左右ꎬ电阻率值为３００~５００Ω ｍꎬ依据其异常形态ꎬ推断该里程段为断层构造ꎮ该段出露岩性为千枚岩ꎬ里程４６０附近存在电阻率梯级带ꎬ表明该处岩性变化较大ꎬ结合地质资料ꎬ该处应为千枚岩与灰岩岩性分界面ꎬ断层应为麻坪断层(Ｆ１０)ꎮ该段里程在地表发育有碎裂岩㊁断层泥㊁断层角砾ꎬ岩石破碎程度较高ꎬ建议施工应采取加固措施ꎮ剖面里程１１６５~１７６０段ꎬ该段为垂直向下延伸的低阻带ꎬ梯度值较小产状较缓ꎬ宽度为６００ｍ左右ꎬ电阻率值为４５０~８００Ω ｍꎬ依据其异常形态ꎬ推断该里程段为裂隙发育地带ꎮ该段出露岩性为灰岩ꎬ该段里程在地表出露有破碎的灰岩ꎬ破碎程度较高ꎬ建议施工应采取加固措施ꎮ５㊀结㊀论本剖面查明了麻坪断裂宽度约为２００ｍꎬ里程为２５０~４６０ꎻ查明一处裂隙发育带ꎬ富水带宽度约为６００ｍꎬ里程为１１６５~１７６０段ꎮ在断层及裂隙发育带地段ꎬ建议隧道设计和施工中应特别加强支护ꎬ预防塌方和涌水等地质灾害的发生ꎮ隧道整体岩性较差ꎬ工程地质条件较差ꎮ运用音频大地电磁法对隧道围岩的完整性进行评估ꎬ获得了良好的效果ꎮ目前为初测选线阶段ꎬ本次勘探的结果为线路的比选提供了有效的数据支撑ꎮ参考文献:[１]㊀刘国兴.电法勘探原理与方法[Ｍ].北京:地质出版社ꎬ２００５.[２]㊀甄大勇.关于ＡＭＴ法在铁路隧道勘探中应用的思考[Ｊ].科技风ꎬ２０１３ꎬ(７):１１９.[３]㊀苗景春ꎬ阮帅ꎬ张悦.音频大地电磁测深法对正㊁逆断层的精细解释[Ｊ].物探与化探ꎬ２０１３ꎬ８(３７):６８１－６８６.８５１。

《西藏科技》2017年12期（总第297期）音频大地电磁测深技术在隧道不良地质体勘探中的应用肖明宇1，2孙雯1（1.贵州省环能地质咨询有限责任公司；2.贵州理工学院，贵州贵阳550003）摘要：天然场音频大地电磁法（以下简称AMT法）以电阻率的差异作为物质基础，根据所观测到的视电阻率值的大小以及随着频率变化的情况来推断解释地下地质体空间分布的一种天然源频率域物探方法。

文章采用AMT技术对某隧道进行勘探，目的是探测该隧道走向范围内隐伏断层的空间形态：包括断层走向、倾向、倾角及断层破碎带的宽度、物质成分和水文地质条件以及隧道洞身范围内的岩体的完整性、赋水性等。

应用结果表明，AMT技术在隧道不良地质体无损勘探中能取得较好的应用效果。

关键词：AMT技术地质构造视电阻率断层破碎带1地质概况及地球物理特征1.1地质概况勘探区域位于云南典型的低山沟壑区域，属浅谷缓坡地带，相对高差300m左右，测线范围内地面高程在300-600m之间，交通便利，测线地势北南倾斜。

隧道所经区域主要地层为元古界片岩及沟谷地带零星分布有第四系冲物，片岩表层风化严重。

隧道东北侧发育数条与线路近乎平行的断层，深部构造可能较为发育，该隧道受2条断层切割，与隧道交汇，交汇地段岩体破碎，节理裂隙发育。

1.2地球物理特征AMT法是以电阻率的差异来划分地层岩性及地质构造、并根据电阻率值的大小以及展布形态来判释地下地质体空间分布的一种物探方法［1］。

针对该次勘探的地质任务，影响AMT视电阻率电阻率的主要因素有断层构造内的填充物的电阻率及断层构造的含富水情况等［2］。

根据对勘探区内岩石样品的统计和勘探区地球物理反演结果分析，得出各类岩体的反演电阻率值范围（见表1）。

由表1可知，勘探区内不同岩性之间、较完整岩体与断层破碎带以及破碎、软弱或含水岩体之间存在明显的电性差异［3］，因此具备开展AMT法的地球物理勘探的物性条件。

表1物性参数统计表地层岩性电阻率ρ(Ω.m)风化层100-400白垩系砂岩夹泥岩，岩体破碎200-400元古界片岩，岩体破碎，富水200-400元古界片岩，岩体较破碎，中等富水400-750元古界片岩，岩体较完整，弱富水750-2000元古界变粒岩，岩体破碎，富水150-350元古界变粒岩，岩体较破碎，中等富水350-600断层破碎带，富水150-4002工程布置及采集参数物探测线基本沿隧道走向中线布置，共完成AMT 剖面总长约2750m，点距约30m，共布设AMT点93个。