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电磁波CT技术在场地岩溶勘察中的应用

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２０１５年第０６期　
总第２０４期　
福　建　建　筑　

Ｆｕｉｉａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　
Ｎ００６・２０１５　

Ｖｏｌ・２０４　

电磁波ＣＴ技术在场地岩溶勘察中的应用　
李　杨　
（福建工程学院福建福州３５００１８）　

摘要：电磁波层析成像技术（ＣＴ）是一种新兴技术。文章以某工程为例，介绍了通过电磁波ｃＴ物探技术，根据场地　
内基岩、溶洞、破碎带对电磁波的不同反应，利用各种地质体物电性差异准确判别目的地质体。通过案例证明，利用电　
磁波ｃＴ物探技术可以很好地查明场地内岩溶发育带、破碎带分布，查明基岩情况，勘察结果可以为工程服务。　
关键词：电磁波ＣＴ；勘察；岩溶；应用　
中图分类号：ＴＵ４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—６１３５（２０１５）０６—００９４—０３　

Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｗａｖｅｓ　ＣＴ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｋａｒｓｔ　
Ｌｌ　Ｙ帆ｇ　
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｚｈｏｕ，３５００１４）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（ＣＴ）ｉｓ　ａｎ　ｅｍｅｒｇｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＴ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　
ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｗａｖｅｓ　
ｏｆ　ｂｅｄｒｏｃｋ，ｃａｖｅｒｎｓ　ａｎｄ　ｃｒｕｓｈｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔａｒｇｅｔｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｅｄ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｂｙ　
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｉｎ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｏｓｅ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ＣＴ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　
ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ　ｏｆ　Ｋａｒｓｔ　ｂｅｌｔ，ｂｒｏｋｅｎ　ｂｅｌｔ　ｗａｓ　ｆ０ｕｎｄ　ｏｕｔ　ｅｘａｃｔｌｙ，ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｂｅｄｒｏｃｋ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｃａｎ　ｂｅ　
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｗｅｌｌ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ＣＴ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｒｖｅｙ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　
ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．　
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ＣＴ；Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；Ｋａｒｓｔ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　
Ｅ－ｍａｉｌ：５６４６７３８０＠ｑｑ．ｃｏｌｎ　

引　言　
电磁波层析成像技术（ＣＴ）是利用电磁波透射观　
测体，并通过计算机层析成像技术来探测物体内部结　
构的一种新兴技术。电磁波物探勘察是基于地下介　
质的物电性差异，利用各种波源透视探测地质目的体　的一种地球物理方法。电磁波由辐射源以波的形式　向外传播，可利用的参数多，通过这些参数可以对地　质体进行客观详细的研究。电磁波物探勘察可以有　效探测钻孔或坑道之间，及其旁侧与围岩有较大高频　电性差异的异常体，如溶洞、地下暗河、断裂破碎带　等，并可确定异常体空间位置和产状。可以说电磁波　ＣＴ勘察集多种功能于一体，具有成本低、准确性高、　容易判读等优点。　１　电磁波ＣＴ法原理简介¨　电磁波法是利用无线电波（工作频率０．５～　作者简介：李杨（１９８１．５一　），女，讲师。　收稿日期：２０１５—０４—２７　３２ＭＨｚ）在两个钻孔中分别发射和接收，根据不同位　置上接收的场强的大小，来确定地下不同介质分布的　一种地下地球物理勘察方法，也称井中无线电波透视　法。电磁波ＣＴ法涉及电磁波在地下有限空间的辐　射、传播和接收，其正反演问题的理论基础是电磁场　
理论和天线理论。　
当电磁波通过不同的地下介质（如各种不同的岩　
石、矿体及溶洞、破碎带等）传播时，由于不同介质对　
电磁波的吸收（Ｂ）存在差异，如溶洞、破碎带等的吸　
收系数（ｐｓ）比其围岩的吸收系数（ｐｏ）要大得多，在　
溶洞、破碎带背后的场强也就小得多，从而呈现负异　
常象阴影一样。因此可以利用这一差异推断目标地　
质体的结构和形状。　
电磁波ＣＴ有两种成像方法，一种为绝对衰减层　
析成像；一种为相对衰减层析成像。前者重建地下介　
质绝对衰减的二维分布图像，后者重建地下介质相对　
衰减的二维分布图像，两种成像方法的反演方程组　
（即控制方程）在数学形式完全相同。ＣＴ技术的应用　
使地下电磁波法摆脱了以往手工交会解释中的人为　
影响，能更客观细致地反映实际情况。电磁波ＣＴ勘

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CT在帷幕灌浆检测中的应用

CT在帷幕灌浆检测中的应用


实例分析
• 仪器及参数设置
检测仪器为JW—4型地下电磁波仪，发射功率10W， 本次检测工作频率32MHz，天线长度1.0m，测量点距 均为1.0m。
• 观测系统
实例分析
灌前相对高吸收区域与灌后对比情况如下表：
THE END
Thanks For Your Attention！
目 录
• 电磁波CT的原理 • 电磁波CT的工作方法技术 1、工作频率选择 2、观测方式确定 3、天线 4、解释方法 • 电磁波CT在岩溶中的应用 1、岩溶的电磁波场主要特点 2、岩溶的电磁波场主要影响因素 • 实例分析
电磁波CT的原理
测点的场强E ： (1) 取对数化为分贝形式： (2) 离散化后的线性方程： (3) 矩阵方程组： (4)
实例分析
• 地质地球物理条件
完整岩体对电磁波表现为低吸收，当岩体中存在 断层破碎带、软弱夹层、岩溶洞穴时，电磁波响应会 因其影响程度不同而发生相应变化，即电磁波吸收系 数β升高。灌浆前检测电磁波吸收系数，可以了解灌浆 的重点部位，达到指导灌浆的目的；岩体性状较差部 位通过灌浆处理后，空隙将被充填，电磁波吸收系数 就会相应降低；灌浆前后进行电磁波吸收系数对比测 试，可以分析对比、检查帷幕灌浆质量，为评价帷幕 灌浆效果提供依据。
电磁波CT的工作方法技术
• 工作频率选择
1、随着频率的增加，介质的吸收系数变大，透距因之 变小； 2、当探测客体体积较小时，选用较低频率，岩石波长 较长，易产生绕射，使划分地质体轮廓的分辨率降低； 3、不同结构的矿石对频率变化有不同反应；如有需要 可选择多频工作，已区分不同结构的岩石； 4、在吸收系数小的岩石中，电磁波能量衰减小，二次 波的强度大，易观测到干涉现象。
电磁波CT的工作方法技术
电磁波CT及设备要点

电磁波CT及设备要点


三、仪器设备 —JW-6型地下电磁波系统
• 主要技术指标： • • • • • • • • • 工作频率 扫频范围： 0.1MHz~35.0MHz； 扫频间隔： 0.1MHz~9.9MHz； 发射机输出脉冲功率： 10W~50W； 接收机测量范围： 0.2μV~30mV； 钻孔发设机和接收机尺寸：Φ=40mm； L≤1100mm； 地面采集控制器尺寸： 260×120×155mm； 钻孔仪密封性能： 15Mpa； 仪器工作温度： 0~50℃。
地下电磁波CT及设备
高 文 利
中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所
地下电磁波CT及设备
一、方法简介及应用范围 二、应用实例 三、仪器设备
一、方法简介及应用范围 —地下电磁波法
地下电磁波法是利用无线电波在
钻孔或坑道中分别发射和接收，根据
不同位置上接收的场强的大小，来确
定地下不同介质分布的一种Байду номын сангаас下地球
矿体及溶洞、破碎带等 )时, 由于不同介质对电磁波的 吸收(β )存在差异，导致场强大小发生变化。 地下电磁波法层析技术（CT）就是根据实测数据， 依照电磁波在地下有耗介质中传播规律及一定的物理和 数学关系反演透视剖面上的物理量的分布，最后以图像 的形式表现出来。
一、方法简介及应用范围 —地下电磁波法
物理勘查方法。
一、方法简介及应用范围 —地下电磁波法
地下电磁波法涉及电磁波在地下有耗半 空间的辐射、传播和接收，其正反演问题的
理论基础是电磁场理论和天线理论。下式为
地下电磁波法中的场强观测值公式： E = E0＇e-β r f(θ )r-1
一、方法简介及应用范围 —地下电磁波法
当电磁波穿越不同的地下介质(如各种不同的岩石、
岩溶勘察中的钻孔物探测试方法

岩溶勘察中的钻孔物探测试方法

岩溶勘察中的钻孔物探测试方法摘要：岩溶是一种潜在的地质灾害，岩溶的存在，将引起地面沉陷，直接影响到地基的稳定性，破坏环境，危及建筑物、水库、矿山等的安全；另一方面，岩溶水是一种丰富的水资源，溶洞则可以在发展旅游业、储集业等方面发挥作用。

因此，在可溶岩(主要是碳酸盐岩)分布地区进行工程建设、国土整治、环境保护、水资源和矿产资源的开发与利用以及旅游资源的开发时，都需要对岩溶进行勘察，弄清其发育情况和分布规律。

关键词：岩溶勘察；钻孔物探测试；方法引言目前，最普遍的地洞位于岩石地形研究领域。

但是，地洞中的孔是有限的，不能复盖整个区域，而且只能在垂直方向上检测到单个孔下的孔，无法确定孔周围的侧喷孔，而且钻孔成本相对较高。

因此，请选择其他方法进行全面调查。

综合方法是结合两种或多种文物研究方法，确保工程质量，同时保持效率。

合成探测利用各种物种研究方法的优势，使其成为岩石探测最常用的方法之一。

1常规勘探手段对比分析岩溶区域具备复杂性强、隐蔽性强、不均匀等特点，如果仅依靠单一的勘察方法，无法满足实际施工的需求，必须采取综合性的勘察方法对实际地形进行勘察，保证后续施工顺利展开，如水文地质试验、物理勘测法、地质调绘法、原位测试法等。

相对于其他勘测方法而言，物理勘察方法的效率比较高，可以为施工单位提供较为全面的勘察数据。

岩溶区域经常使用的物探勘察方法主要包括电测法、电池测深法、反射波法、测井法、密度电法等。

密度电法是将电测探法、电剖面结合为一体，在路基结构的岩溶区域中具备良好的勘察效果；针对桥位岩溶区域的勘察活动而言，大地电磁法具备良好的勘察效果，勘察的深度比较大，可以有效适应比较差的恶劣环境，项目所在地的降雨量较大，地下水丰富。

使用电法对问题进行勘察时，如果遇到富水性较强的覆盖层，且下部的岩溶蚀度发育较为理想，勘察的结果容易出现混淆，且岩棉的深度检测结果也会存在一定差异。

2综合物探勘探方法尤其是在地下水高度很高、地下水水位很高、开发后通常用水或水泥填充岩石的地区，洞、洞等的开发，使得地下岩石的物理特性可以与周围介质大相径庭，如。

勘察报告中的地质探测技术应用

勘察报告中的地质探测技术应用

勘察报告中的地质探测技术应用地质探测技术是勘察报告中不可或缺的一部分，它的应用对于勘察报告的精确性和可靠性起着至关重要的作用。

本文将探讨地质探测技术在勘察报告中的应用，并分析其对勘察报告的影响。

一、电法勘探技术的应用电法勘探是一种以电流的流动情况为基础的地质勘探方法。

其原理是通过测量地下各点的电阻率来推断地下岩层的性质和构造。

在勘察报告中，电法勘探可以用于确定地下水位、地下岩层的厚度和岩性等信息。

通过分析电法勘探数据，可以为勘察报告提供具体的地质模型，使报告更加客观和准确。

二、地震勘探技术的应用地震勘探是通过测量地震波在地下的传播情况来推断地下结构和岩层的性质。

在勘察报告中，地震勘探可以用于确定地下的岩层分布、地壳运动情况等。

地震勘探技术可以通过分析地震记录来判断地下岩层的属性，并且可以对地震波的传播情况进行数学模拟，从而提供更加准确的地质信息。

三、地质雷达技术的应用地质雷达是一种基于电磁波传播的地质勘探方法。

它通过发射电磁波，接收反射波，来获得地下岩层的相关信息。

在勘察报告中，地质雷达可以用于检测地下的岩层分布、地下洞穴、地下水位等。

地质雷达技术具有较高的分辨率和灵敏度，可以提供更加详尽和准确的勘察结果，为勘察报告的编制提供了有力的支持。

四、磁法勘探技术的应用磁法勘探是一种基于地球磁场变化的地质勘探方法。

通过测量地下岩石的磁性差异，可以推断地下岩层的性质和构造。

在勘察报告中，磁法勘探可以用于确定地下岩层的分布、矿体的位置等。

磁法勘探技术可以提供较为全面和准确的地质信息，对勘察报告的编制有着重要的作用。

五、重力勘探技术的应用重力勘探是一种基于地球重力场变化的地质勘探方法。

通过测量地下岩石的密度差异，可以推断地下岩层的厚度和构造。

在勘察报告中，重力勘探可以用于确定地下岩层的性质、地下断裂带的位置等。

通过重力勘探技术，可以为勘察报告提供地下岩层分布的准确信息，提高报告的可靠性。

六、综合应用与发展趋势地质探测技术在勘察报告中的应用不仅仅局限于单一的方法，而是通过综合应用多种技术手段，以获取更加全面和准确的地质信息。