eh4电磁成像系统在吉口隧道勘察中应用

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1、EH4电磁成像系统在吉口隧道勘察中应用摘要：本文介绍了大地电磁测深的基本原理、工作方法和资料分析，并结合地质、钻探等手段，成功解释出了吉口隧道岩性分布和地下水及断层破碎带的位置，经验证物探成果与实际地质情况吻合较好，说明该方法是隧道勘察中一种行之有效的手段。Abstract：Thispapermainlyintroducesthebasictheory,operatingmethodanddataprocessingofthemagnetotelluricsounding.Thismethodsuccessfullymakeclearthelithologydistributionan

2、dfauItfractureofJiKouTunneLMoreover,thegeophysicalexplorationresultsareconsistentwithactualgeologicalcondition.关键词：大地电磁；EH-4；趋肤深度；Bostick；电阻率剖面Keywords：TelluricElectromagnetic；EH~4；Skindepth；Bostick；Resistivitysection中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1006-4311(2013)06-0033-020引言随着高速公路施工技术的发展提高，长大、深隧道不断增加，地质勘

3、探难度增大。在地震折射法获取岩体纵波速度遇到困难时，根据岩石电阻率差异进行隧道围岩分级是十分必要的。大地电磁测深法可有效获得地下数米到数千米地层的电性参数，通过对深部地层电阻率分布形态进行分析，可以有效推断地质构造、划分地层岩性、圈定岩石裂隙发育区。1基本原理1.1工作原理大地电磁法是利用太阳风等入射到地球上的天然电磁场信号作为一次场激发场源，且视为垂直入射平面电磁波，由电磁场理论可知，大地介质中会产生感应电磁场，此感应场与一次场是同频率的，引入波阻抗Zo在均匀和水平层状大地情况下，波阻抗是电场E和磁场H的水平分量的比值，故有：Z二・e・；P■二・Z■■二■“;P■二・Z■■二■■■式

4、中f是频率（Hz）,P是电阻率（Q•M）,E是电场强度（mv/km）,H是磁场强度（nT）,d）E是电场相位，©H是磁场相位（mrad）。注意，此时的E与H,应理解为一次场和感应场的张量叠加后的综合场，简称总场。在电磁理论中,把电磁场在大地中传时，其振幅衰减到初始值1/e时的深度[1],定义为穿透深度或趋肤深度（§）：6=503B由上式可知，一般来说，频率较高的数据反映浅部的电性特征，频率较低的数据反映较深的地层特征［2］。因此，在一个宽频带上观测电场和磁场，并由此计算出视电阻率和相位；可确定出大地的地电特征和地下构造。在野外能获得Hy、Ex、Hx、Ey振幅，①Hy、①Ex、①Hx、①

5、Ey，在室内数据处理后，可获得二维正、反演结果等。1.2工作介绍数据采集使用由EMI公司和Geometries公司联合研制出EH4电磁成像系统。该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。由高分辨率多通道全功能数据采集、处理一体机完成所有的数据合成［3］。此次工作共用四个电极，每两个电极组成一个电偶极子，与测线方向一致的电偶极子叫做X-Dipole；与测线方向垂直的电偶极子叫做Y-Dipoleo为了保证Y-Dipole电偶极子的方向与X-Dipole的相互垂直，用地质罗盘仪确定方向，误差0.5°以内；电偶极子的长度用测绳测量，误差在0.5米以内。1

6、.3数据分析采用IMAGEM软件对资料进行预处理，对野外数据进行剔非值、去噪等处理后应用HMT软件依据各类曲线形态对有效频点、相位以及真电阻率等进行调节，并保存覆盖原文件。加入高程数据，采用Bostick反演成图，结合地质资料对电阻率断面进行综合解释［4］,获取电学地质断面图。反演是通过一系列复杂的计算把频率域数据转化为某一地球物理模型（电阻率与深度的关系），该模型按一定的标准逼近地下的地电结构，为定量解释提供模型［5］。2应用实例2.1工区地质概况和地球物理特征吉口隧道位于福建省三明市境内，工区岩性以花岗岩为主，出口段为二叠系板岩、变质砂岩等。据经验统计和本区地球物理的反演结果分析，

7、得出各地层的物性参数（视电阻率值Ps（Q.m））：PSW2000为极破碎、极软弱、岩溶强烈发育或富水岩体；2000WpsW3400为破碎、软弱、岩溶中等发育或含水岩体;3400WpsW3800为较破碎或岩溶弱发育岩体；Ps$3800为较完整岩体。2.2剖面线布测本次物探目的是探测岩性及其界限，第四系覆盖层、基岩风化层厚度与连续特征，构造平面位置、宽度、产状及延伸、地下水发育情况及富水带，查明隧道的工程地质条件，为隧道安全施工提供物探依据。综合相