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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。
EH4大地电磁测深法在长大深隧道勘察中的应用鄢毛毛江西省地矿局九0二地质大队 江西 新余 338000第一作者简介:鄢毛毛(1986年7月~),男,江西省临川县,物探工程师,主要从事物探勘查及项目管理工作㊂ʌ摘 要ɔ本文介绍了大地电磁测深的基本原理㊁野外工作方法及资料分析,并结合地质㊁钻孔等资料,成功解释出了隧道岩性分布和断层破碎带的位置,为隧道设计㊁施工提供了重要的地球物理依据,对后期的隧道开挖工作有较大的指导意义㊂ʌ关键词ɔ大地电磁;破碎带;隧道勘察ʌ中图分类号ɔU452.11 ʌ文献标识码ɔB ʌ文章编号ɔ2095-588X (2019)-03-0213-011 引言由美国大地电磁仪器商EMI 和Geometrics 公司联合研制生产的EH4是一种全新的物探方法,实现了天然信号源与人工信号源的采集和处理,具有探测深度大㊁设备轻㊁速度快㊁精度较高等特点,非常适合长大深埋隧道的勘探㊂本文以杭绍台高速某隧道及梅汕铁路某隧道为例,探讨EH4大地电磁测深法在隧道勘察中的应用㊂2 EH 4大地电磁法基本原理EH4勘探方法原理与传统MT 法一样,都是利用宇宙中的太阳风㊁雷电等入射到地球上的天然电磁场信号作为激发场源,又称一次场,垂直入射到大地介质中,由于电磁感应作用,地面电磁场的观测值将包含有地下介质电阻率分布的信息,根据观测的电阻率分布特征和当地地质条件,分析判断底层岩性和断层破碎带的分布㊂3 EH 4大地电磁法野外工作方法野外工作方法主要由观测点的位置㊁平行试验㊁电极的布置㊁磁棒布置㊁前置放大器布置㊁主机布置等几个关键环节组成㊂其中㊂观测点的位置是用高精度GPS 定位,利用罗盘仪指示布极方向,要求点位差小于0.5m ,方位差小于1ʎ㊂开展前一天一定要做平行试验,检查仪器是否工作正常,要求两个磁棒相隔2-3m ,平行放在地面㊂野外工作电极布置是采用四个电极,每两个电极组成一个电偶极子,为了方便对比监视电场信号,其长度都为25m (点距25m ),分别沿平行测线方向和垂直测向方向各布置一对电偶极子㊂磁棒离前置放大器应大于5m ,为消除人文干扰,两个磁棒要埋在地下至少5cm ,用罗盘定方向使其垂直,所有工作人员要求离开磁棒至少10m ㊂前置放大器要求布置在测点上,并远离磁棒至少15m ㊂主机要放置在远离前置放大器至少20m 的一个平台上㊂图1 EH 4野外工作布置示意图4 工程勘探实例4.1 隧道一4.1.1 工区概况 该隧道长约2.5km ,海拔高程在150m -550m 之间,地形相对高差约450m ,隧道最大埋深约300m ㊂在区内出露地层从老到新依次为侏罗系上统黄尖组流纹质凝灰岩;白垩系下统馆头组凝灰质砂岩;新第三系上新统嵊县组玄武岩㊁河湖相沉积层㊂4.1.2资料成果解释图2为该隧道洞身部分视电阻率剖面图里程ZK63+330~ZK63+370段存在一倾向小里程的低阻异常条带,整体呈漏斗状,异常从地表穿过隧道洞身,异常中心位置埋深约为150-220m ,推测为断裂破碎带F1㊂物探完成后,在ZK63+250附近布置钻孔ZK006,经验证,低阻异常条带为强风化含角砾凝灰质砂岩,岩石风化强烈,节理裂隙发育,岩芯呈碎块状,与推断结果基本吻合㊂里程ZK63+943~ZK63+993段存在一大面积低阻异常区,并向深处延伸,与两侧相对高阻区有较为明显的线状界线,推测为含水断层破碎带F2㊂物探完成后,在ZK63+850附近布置钻孔ZK007,经验证,大面积低阻异常区为强风化凝灰质砂岩,节理裂隙发育,为一承压含水体,并见钻孔漏水现象,与推断结果基本吻合㊂图2 隧道一EH 4电阻率剖面图4.2 隧道二4.2.1 工区概况 该隧道全长约10.5km ,海拔高程在350m-850m 之间,地形相对高差约500m ,隧道最大埋深约600m ㊂在区内位于于坪上断裂与潘田断裂西南部所夹部位的中间部位,属粤东沿海大埔-惠来构造岩浆带,地层出露岩性主要为凝灰岩㊂4.2.2 资料成果解释 图3为该隧道洞身部分视电阻率剖面图,根据电阻率等值线的分布特征,在里程DK42+405处附近,视电阻率横向呈明显变化,小里程方向视电阻率高,大里程方向视电阻率低,向大里程方向倾斜,推测为岩性接触带F1;在里程DK42+445处附近存在一相对低阻条带,推测为断裂破碎带F2,其向大里程方向倾斜,整体视电阻率由低到高平稳分布,但在F1处往大里程方向视电阻率较低,推测由岩性变化所致㊂图3 隧道二EH 4电阻率剖面图5 结束语EH4大地电磁测深法在探测岩性分界㊁断裂破碎带㊁富水构造等方面起到了较好的效果,且受地形的影响较小,野外作业方便㊂由于EH4对于地表浅部的解释精度较差,建议结合其他物探手段,并用少量钻孔验证㊂参考文献[1] 付良魁.应用地球物理教程-电法.地质出版社[2] 曹哲明,音频大地电磁法在宜万铁路隧道勘察中的应用效果[J ].隧道勘察.2004.(1):53-541312 探索科学 2019年3月 科学与探讨。
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。
浅述高频大地电磁物理观测法在矿产勘察中的应用摘要：随着科学技术的发展，本文简述了某矿区在地形复杂的山区环境中，采用高频大地电磁法取得了良好的勘探效果，为矿山持续生产提供了正确的指导建议。
本方案和技术值得在矿产资源勘察中推广应用。
关键词：矿产勘察；矿区地质；物理观测；反演；高频大地电磁Abstract: with the development of science and technology, this paper describes in a mining area environment of the complex terrain of mountainous area, the earth with high frequency electromagnetic method has a good effect of exploration, mining continue to provide the right guidance of production Suggestions. This scheme and technical worth in mineral resources investigation in application.Keywords: mineral exploration; Mine geology; Physical observation; Inversion; The high frequency electromagnetic一、矿区地质概述及地球物理观测方案矿区出露地层为：奥陶系黄隘组（O1h）上部浅灰色中细粒砂岩夹薄层页岩，中部灰色厚层细粒砂岩夹页岩，底部灰绿色薄层页岩；白洞组（o1b）块状灰岩、白云岩，局部夹页岩；寒武系边溪组（∈1b）：不等粒砂岩。
矿区断裂构造发育，主要有NEE向和NE向两组，矿化受断裂破碎带控制明显，已发现矿体受NEE 向F1和NE向F2控制，矿体呈脉状、透镜状产出。
音频大地电磁在铁路隧道工程勘察中的应用
朱光喜
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2009(006)003
【摘要】对于长大深埋铁路隧道的工程地质勘察,音频大地电磁(AMT)已经成为目前最为行之有效的物探勘察手段之一.音频大地电磁(AMT)测深法利用天然电磁场信号为场源,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.野外采集的时间序列原始数据,经过Robust处理和带地形的二维反演,能真实反应地下的地质信息.通过近几年在青海某铁路隧道等工程的应用,取得了较好的效果.
【总页数】5页(P294-298)
【作者】朱光喜
【作者单位】铁一院甘肃勘察院,兰州,730000
【正文语种】中文
【中图分类】P631.3
【相关文献】
1.音频大地电磁法（AMT）在某铁路隧道勘察中的应用 [J], 张迅;雷旭友;李强强
2.可控源音频大地电磁在铁路工程勘察中的应用 [J], 郭志强;张继令;许广春
3.音频大地电磁法在宜万铁路隧道勘察中的应用效果 [J], 曹哲明
4.音频大地电磁法在复杂地形铁路隧道勘察中的应用 [J], 蒋伟; 段长生; 陈知富; 王向阳
5.音频大地电磁法在复杂地形铁路隧道勘察中的应用 [J], 蒋伟;段长生;陈知富;王向阳
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天然场大地电磁测深在隧道探测上的应用分析庞 军（中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆 乌鲁木齐 ８３００００）摘 要：针对特长隧道，天然场大地电磁测深法（ＭＴ）以它质量轻便的设备，现场简易的布极方式，数据采集的可视化等突出的优势。
在陡峭山区深埋隧道选址勘察上得到了广泛的应用，对察明主要隐伏断裂构造的空间展布特征，定位隐伏断裂，不同岩性接触带位置提供了依据。
关键词：大地电磁测深；隧道选址；波形可视化中图分类号：Ｕ４５２．１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０４－０２０１－２Analysis on the Appliation of Natural Field magnetotelluric sounding in Tunnel DetectionPANG Jun（Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｃｏｒｐｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｔｒａ－ｌｏｎｇ ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｉｅｌｄ ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ ｓｏｕｎｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｍａｎｙ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ，ｓｕｃｈ ａｓ ｌｉｇｈｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｓｉｍｐｌｅ ｐｏｐｌｅｌａｙｏｕｔ， Ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｏｔ，ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｅｐ－ｂｕｒｉｅｄ ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ ｓｔｅｅｐ ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ ａｒｅａｓ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｆａｕｌｔｓ，ｌｏｃａｔｉｎｇ ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｆａｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｔｈｏｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｚｏｎｅｓ．Keywords: ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ ｓｏｕｎｄｉｎｇ； ｔｕｎｎｅｌ ｓｉｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ； ｗａｖｅｆｏｒｍ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ天然场大地电磁视电阻率测深是隧道勘察上重要的物探技术的手段。
大地电磁在隧道探测中的应用为查明隧道地下地质构造情况，文章基于麦克斯维方程组原理，了解了大地高频电磁场特征和EH4电测深系统工作方法，结合西南某隧道低电阻层段和高电阻层段的地电断面实例，讨论分析了大地电磁法在隧道勘探中的应用。
结果表明，大地电磁法在岩性划分，断层、破碎带识别及含水层分析方面具有良好的应用效果，表明大地电磁法在隧道探测中具有可靠性和实用性。
标签：隧道；大地电磁法；EH41 高频大地电磁测深原理1.1 麦克斯维方程组电磁法勘探的基本方程是麦克斯维方程组：（1）式中E为电场强度；B为磁感应强度；D为电通量密度；H为磁场矢量，？塄为哈密顿算符。
1.2 EH4电磁测深系统介绍1.2.1 EH4电磁测深系统特征EH4工作频率范围在0.1Hz-100KHz之间，属于高频电磁测深频带范围。
EH4系统在勘探中有许多优点，具体表现为：（1）EH4电磁测深系统提供二维张量测量与处理、解释；（2）提供探测区外的场源，为某些频段信号差提供重要参考数据；（3）EH4电磁测深系统适用各种地形，采集数据效率高。
1.2.2 EH4电磁测深系统工作方法EH4电磁测深系统工作首先是从野外采集电磁场数据（Ex、Ey、Hx、Hy），进而进行去噪、信号加强等处理，然后通过二次处理输出相应数据。
根据EH4工作方法可以看出，其剖面测线的选择很灵活，测线布设不一定走直线，这大大提高了勘探效率。
2 大地电磁在隧道探测中的应用2.1 工区概况西南某公路隧道大部分地势比较平缓，但局部地区较陡，海拔高差在400米左右。
自上而下的地层包括第四系的卵砾石、黏土等松散岩土层，侏罗系自流井组砂、泥岩，三叠系须家河组含煤砂、泥岩；雷口坡组石灰岩等。
从电性特征来看工区完整的岩体与软弱岩体、破碎岩体存在着明显的电性差异，这为大地电磁测深勘探提供了前提保障。
2.2 测线布设从勘探目的来看，隧道中开展大地电磁法主要是为了查明地下一定深度范围内的岩性，并划分地层界线，判断地下断层、破碎带发育情况和分布位置。
