电磁波ct法在岩溶地区应用

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1、电磁波CT法在岩溶地区应用　　[摘要]分析喀斯特地区的地球物理特征，通过工程实例说明电磁波CT法在岩溶地区的应用效果。[关键词]电磁波CT法岩溶地区强吸收异常中图分类号：P225文献标识码：A1前言广西地处碳酸盐类喀斯特地区，区内大部分的地质工程不可避免的遇到岩溶的处理问题，这就要求我们在岩溶地区勘查中应当做到更准确探明地下岩溶分布。本文通过工程实例评价使用电磁波CT法在岩溶地区勘查工作中的应用效果及其优势。.2电磁波CT法基本原理跨孔电磁波透视是以电磁波的直线传播为理论基础的，以围岩介质为均匀传播导体，利用在钻孔中不同深度连续发射高频电磁波信号，在另一钻孔中沿不同深度接收，当发射的电磁波信

2、号遇到不均匀导体（如溶洞、裂隙和破碎带）时，接收到的电磁波信号就会产生明显的差异，电磁波CT探测就是利用不同介质之间吸收系数的差异,对同一平面内密集的射线簇区域进行扫描后,便可以把所有的投影函数依Radon反变换的关系组成方程组,经反演计算重建出介质吸收系数的二维分布图。7电磁波在射线光学的近似条件下,其观测场强E可用下式来描述：E=E0ƒSƒRR-1exp（-∫βdl）（1）式中E0是初始辐射场强，R是电磁波沿直线传播的路径长，dl是路径的积分线元，β是地下介质的吸收系数，ƒS和ƒR分别是发射和接收天线的方向分布函数。当给定一起的工作参数一定时，吸收

3、系数β由公式（2）决定：β=ω（2）式中ω为工作频率，μ为介质的磁导率，ε为介质的介电常数，σ为介质的电导率。公式（1）经过变换，得：lnA=ln[E0ƒSƒR(ER)-1]=∫Lβdl（3）式中A为入射振幅衰减量，则可根据公式（2）、（3）反演介质的吸收系数β值。电磁波层析探测的最终成果便是利用层析成象反演算法，将不同地质体导致接收到的电磁波能量差异转变为介质吸收系数（β值）的二维分布图象，通过对实测场强值进行分析处理，并结合钻孔地质资料寻找和圈定地下目标体的大小形态、埋藏深度和空间分布位置。3喀斯特地区的地球物理特征3.1电性参数喀斯特地区主要介质电性参数见表17喀斯

4、特地区主要介质电性参数表表13.2地表喀斯特溶沟、溶槽一般是地表水沿岩体表层节理面或裂隙面等溶蚀后的产物，当地表水沿碳酸盐裂缝向下渗流和溶蚀，超过一定深度后便形成漏斗或落水洞，溶蚀洼地则是漏斗、落水洞不断溶蚀逐步扩大后形成的，因此地表喀斯特岩面起伏大，甚至呈锯齿状。其上覆物质一般为碳酸盐类岩石中不溶残余组成的土壤。地表喀斯特岩面与覆盖层相比，具有高阻、高速以及低吸收的物理特性。3.3地下喀斯特地下喀斯特安充填情况可分为充填型、半充填型和非充填型，充填型又可分为充水型、充填松散体型及混合充填型。对于有较完善的补排系统的管道型喀斯特来说，充填物一般为砂质土或卵石夹黏土，对于较为独立的充填型喀斯特

5、洞穴，充填物则一般为不溶残余组成的土壤或土壤夹碎石。（1）充填型和半充填型洞穴与围岩相比，具有低阻、低速、高介电常数、高吸收、低密度的物理特性。（2）非充填型洞穴与周边介质相比，呈现高阻、低速、低介电常数、低吸收的特征，但由于非充填型洞穴周围常常会有比较严重的溶蚀夹泥现象，在地下水位线以下会被地下水侵润，因此，有时会呈现低阻、高吸收的反向特征。74实例分析4.1西江航运干线桂平航运枢纽二线船闸工程桂平航运枢纽二线船闸工程位于桂平市以北约3km，是我国西部地区物资经左江、右江、西江水运以及南昆铁路大宗散货经贵港中转下梧州、广州、香港、澳门的必经之地。工程建设规模及通航标准：通行3000t级货船

6、、2000t×2吨顶推驳船队。船闸单向年过闸货运量通过能力为2700万t／年。工区基岩为泥盆系中统东岗岭阶灰岩（D2d），岩层较平缓。受陡倾构造裂隙发育影响，工区岩溶较发育，工程要求查明上闸首、闸室和下闸首地段内石灰岩岩层内岩溶发育程度和隐伏溶洞的分布情况，为工程设计提供依据。受区内自来水管网、公路、高低压电线、居民房和围墙等对地面物探的实施和资料解释带来严重困难，经监理、设计和业主同意取消地面物探，采用跨孔电磁波CT法。物探工作采用中国地质科学院物化探所生产JW-5A型仪器进行。通过现场试验采用8MHz、12MHz、16MHz、20MHz等4个频率进行扫频采集，资料解释以16MHz频率为主

7、。工作布置如图1。图1工作布置图7下面以CK7—CK11剖面为列，介绍应用效果，如表1内各孔对间CT反演图所示，在CK7—CK8孔对间及SK3孔附近有强吸收异常，推断为岩溶发育引起，其余部分基岩较完整（如图2），推断成果与地质钻探结果吻合。CK7—CK8剖面孔对间电磁波CT反演图表1图2CK7—CK8剖面地质推断图4.2兴安县塘家山生活垃圾卫生填埋场岩溶勘查拟建生活垃圾卫生填埋场位于兴安县湘漓镇渔江村委江南村