EH4大地电磁测深在云南保山三家村隧道勘察中的应用研究.pdf
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1、陕西地质 GEOLOGY OF SHAANXI第 41 卷 第 1 期2023 年 6 月Vol.41 No.1June,202389EH4大地电磁测深在云南保山三家村隧道勘察中的应用研究王逢涛,张 东(核工业二三研究所,陕西 西安 710086)摘要:文章简要介绍了运用 EH4 大地电磁法对保山市昌宁县境内三家村隧道进行物探分析。在隧道上方地面沿隧道纵轴方向采用大地电磁法查明该地段的围岩完整性、围岩等级、岩溶发育及断层等构造的发育情况,为隧道工程地质条件评价提供必要的科学依据。此次工作完成了 1 条物探剖面,基本查清了该路段的地层结构、构造、岩溶发育分布情况。关键词:EH4;隧道;围岩中图分
2、类号:P631;U452 文献标志码:A 文章编号:1001-6996(2023)01-0089-05三家村隧道位于云南省保山市昌宁县境内,路线斜穿近南北走向的山体地带而建设。为使高速隧道能正常安全使用,现计划于三家村隧道左幅 ZK30+320 ZK30+350 之间修建一斜井,斜井走向为 205 度。隧道勘察中常要求通过物探方法查明覆盖层厚度、基岩完整程度、划分岩性分界面、分析地下含水情况及断层破碎带位置。通过EH4 大地电磁法勘查,查明昌宁至保山高速公路三 家 村 隧 道(KK28+035 KK33+465)拟 建 斜 井(XJK000 XJK1+350)的工程地质情况,本文主要介绍了该方
3、法的使用步骤和效果分析。1.测量原理本次测量工作采用的是EH4连续电导率剖面仪,在地表条件良好的情况下它可以观测到离地面几米至一千米内的地质断面的典型变化信息。EH4 工作原理与音频大地电磁法(AMT)相似,由电磁理论可知,大地介质中会产生感应电磁场,引入波阻抗 Z,假定大地为均匀水平层状结构,此时波阻抗 Z 是电场 E 和场 H 的水平分量的比值。(1)(2)(3)式中 f 是频率(HZ),是电阻率(.m),E 是电场强度(mV/km),H 是磁场强度(nT),是磁场相位,单位是 mrad。在电磁理论中,将电磁场(E,H)在大地中传播时,振幅衰减到初始值的1/e 时的深度,定义为趋肤深度()
4、。(4)由(4)式可知,趋肤深度()随电阻率()和频率(f)而变化。在适当的频带上记录电场和磁场信息,并计算出视电阻率和相位,可反映地下电性结构,推测地质结构,这就是 EH4 探测的原理。2.测区地质概况三家村隧道及斜井区位于柯街-昌宁复背斜近核部偏东翼地段,属昌宁-营盘-亚练弧形构造一部分,为线路通过区最主要、最重要的构造,该褶皱呈北西西向展布,核部地层主要为寒武系浅变质岩,两翼岩作者简介:王逢涛,男,37 岁,工程师,长期从事地球物理勘探工作。作者简介 王逢涛(1986-),男,工程师,2012 年毕业于东华理工大学,主要从事地球物理勘探工作。EH4 大地电磁测深在三家村隧道勘察中的应用研
5、究王逢涛,张 东(核工业二三研究所,陕西 西安 710086)摘要:文章简要介绍了运用 EH4 大地电磁法对保山市昌宁县境内三家村隧道进行物探分析。在隧道上方地面沿隧道纵轴方向采用大地电磁法查明该地段的围岩完整性、围岩等级、岩溶发育及断层等构造的发育情况,为隧道工程地质条件评价提供必要的科学依据。此次工作完成了 1 条物探剖面,基本查清了该路段的地层结构、构造、岩溶发育分布情况。关键词:EH4;隧道;围岩引言三家村隧道位于云南省保山市昌宁县境内,路线斜穿近南北走向的山体地带而建设。为使高速隧道能正常安全使用,现计划于三家村隧道左幅 ZK30+320ZK30+350 之间修建一斜井,斜井走向为
6、205 度。隧道勘察中常要求通过物探方法查明覆盖层厚度、基岩完整程度、划分岩性分界面、分析地下含水情况及断层破碎带位置。通过 EH4 大地电磁法勘查,查明昌宁至保山高速公路三家村隧道(KK28+035KK33+465)拟建斜井(XJK000XJK1+350)的工程地质情况,本文主要介绍了该方法的使用步骤和效果分析。1.测量原理本次测量工作采用的是 EH4 连续电导率剖面仪,在地表条件良好的情况下它可以观测到离地面几米至一千米内的地质断面的典型变化信息。EH4 工作原理与音频大地电磁法(AMT)相似,由电磁理论可知,大地介质中会产生感应电磁场,引入波阻抗 Z,假定大地为均匀水平层状结构,此时波阻
7、抗 Z 是电场 E 和场 H 的水平分量的比值。Z=(1)=(2)=(3)式中 f 是频率(HZ),是电阻率(.m),E 是电场强度(mV/km),H 是磁场强度(nT),是磁场相位,单位是 mrad。在电磁理论中,将电磁场(E,H)在大地中传播时,振幅衰减到初始值的 1/e 时的深度,定义为趋肤深度()。作者简介 王逢涛(1986-),男,工程师,2012 年毕业于东华理工大学,主要从事地球物理勘探工作。EH4 大地电磁测深在三家村隧道勘察中的应用研究王逢涛,张 东(核工业二三研究所,陕西 西安 710086)摘要:文章简要介绍了运用 EH4 大地电磁法对保山市昌宁县境内三家村隧道进行物探分
8、析。在隧道上方地面沿隧道纵轴方向采用大地电磁法查明该地段的围岩完整性、围岩等级、岩溶发育及断层等构造的发育情况,为隧道工程地质条件评价提供必要的科学依据。此次工作完成了 1 条物探剖面,基本查清了该路段的地层结构、构造、岩溶发育分布情况。关键词:EH4;隧道;围岩引言三家村隧道位于云南省保山市昌宁县境内,路线斜穿近南北走向的山体地带而建设。为使高速隧道能正常安全使用,现计划于三家村隧道左幅 ZK30+320ZK30+350 之间修建一斜井,斜井走向为 205 度。隧道勘察中常要求通过物探方法查明覆盖层厚度、基岩完整程度、划分岩性分界面、分析地下含水情况及断层破碎带位置。通过 EH4 大地电磁法
9、勘查,查明昌宁至保山高速公路三家村隧道(KK28+035KK33+465)拟建斜井(XJK000XJK1+350)的工程地质情况,本文主要介绍了该方法的使用步骤和效果分析。1.测量原理本次测量工作采用的是 EH4 连续电导率剖面仪,在地表条件良好的情况下它可以观测到离地面几米至一千米内的地质断面的典型变化信息。EH4 工作原理与音频大地电磁法(AMT)相似,由电磁理论可知,大地介质中会产生感应电磁场,引入波阻抗 Z,假定大地为均匀水平层状结构,此时波阻抗 Z 是电场 E 和场 H 的水平分量的比值。Z=(1)=(3)式中 f 是频率(HZ),是电阻率(.m),E 是电场强度(mV/km),H
10、是磁场强度(nT),是磁场相位,单位是 mrad。在电磁理论中,将电磁场(E,H)在大地中传播时,振幅衰减到初始值的 1/e 时的深度,定义为趋肤深度()。作者简介 王逢涛(1986-),男,工程师,2012 年毕业于东华理工大学,主要从事地球物理勘探工作。EH4 大地电磁测深在三家村隧道勘察中的应用研究王逢涛,张 东(核工业二三研究所,陕西 西安 710086)摘要:文章简要介绍了运用 EH4 大地电磁法对保山市昌宁县境内三家村隧道进行物探分析。在隧道上方地面沿隧道纵轴方向采用大地电磁法查明该地段的围岩完整性、围岩等级、岩溶发育及断层等构造的发育情况,为隧道工程地质条件评价提供必要的科学依据
11、。此次工作完成了 1 条物探剖面,基本查清了该路段的地层结构、构造、岩溶发育分布情况。关键词:EH4;隧道;围岩引言三家村隧道位于云南省保山市昌宁县境内,路线斜穿近南北走向的山体地带而建设。为使高速隧道能正常安全使用,现计划于三家村隧道左幅 ZK30+320ZK30+350 之间修建一斜井,斜井走向为 205 度。隧道勘察中常要求通过物探方法查明覆盖层厚度、基岩完整程度、划分岩性分界面、分析地下含水情况及断层破碎带位置。通过 EH4 大地电磁法勘查,查明昌宁至保山高速公路三家村隧道(KK28+035KK33+465)拟建斜井(XJK000XJK1+350)的工程地质情况,本文主要介绍了该方法的
12、使用步骤和效果分析。1.测量原理本次测量工作采用的是 EH4 连续电导率剖面仪,在地表条件良好的情况下它可以观测到离地面几米至一千米内的地质断面的典型变化信息。EH4 工作原理与音频大地电磁法(AMT)相似,由电磁理论可知,大地介质中会产生感应电磁场,引入波阻抗 Z,假定大地为均匀水平层状结构,此时波阻抗 Z 是电场 E 和场 H 的水平分量的比值。Z=(1)=(2)=(3)式中 f 是频率(HZ),是电阻率(.m),E 是电场强度(mV/km),H 是磁场强度(nT),是磁场相位,单位是 mrad。在电磁理论中,将电磁场(E,H)在大地中传播时,振幅衰减到初始值的 1/e 时的深度,定义为趋
13、肤深度()。(4)由(4)式可知,趋肤深度()随电阻率()和频率(f)而变化。在适当的频带上记录电场和磁场信息,并计算出视电阻率和相位,可反映地下电性结构,推测地质结构,这就是 EH4 探测的原理。2 测区地质概括三家村隧道及斜井区位于柯街-昌宁复背斜近核部偏东翼地段,属昌宁-营盘-亚练弧形构造一部分,为线路通过区最主要、最重要的构造,该褶皱呈北西西向展布,核部地层主要为寒武系浅变质岩,两翼岩层为古生代及中生代地层,多被断层破坏。隧道斜井区断裂构造发育,易引发坍塌,强度降低等。在地表未发现穿越的断裂存在,但有 2 条断裂北西向延长线与 EH4 测量剖面相交。S1 断裂:隧道斜井轴线在 XJK0
14、00+180 处走向与断裂北西向延长线近直交,为走滑断层,倾向偏北东向,倾角约 65 度,为非活动性断裂。S2 断裂:隧道斜井轴线在 XJK000+080 处走向与断裂北西向延长线呈小角度相交,倾向近东向,倾角约 65 度,断裂带主要为碎裂岩,岩石破碎,为非活动性断裂。根据地质调绘及钻孔揭露,工作区山体覆盖层主要由第四系残坡积粉质粘土、碎石土组成,较连续分布,厚度不均;下伏基岩岩性复杂,主要为新生界下第三系砂岩、砾岩、中生界三叠系英安岩、古生界寒武系回头山组强-中风化灰岩夹变质砂岩、昌宁组强-中风化变质砂岩夹片岩。3EH4 探测实例3.1 EH4 野外工作方法与技术3.1.1 测点放样:在野外
15、探测前,使用 GPS 对测点进行定位。3.1.2 平行试验:在野外数据数据采集工作的前、中、后期做平行试验,检测仪器是否工作正常,两个磁棒相隔 5m 远,平行放在地面,两个电偶极子也平行。观测电场、磁场通道的时间序列信号,两个方向通道的波形形态和强度均基本一致,两道间测试结果相对误差应不大于 2%,说明仪器工作正常,方可开始工作。平行试验效果如图 1 所示。根据效果图判定 EH4 仪器工作正常。90王逢涛等:EH4 大地电磁测深在云南保山三家村隧道勘察中的应用研究层为古生代及中生代地层,多被断层破坏。隧道斜井区断裂构造发育,易引发坍塌,强度降低等。在地表未发现穿越的断裂存在,但有 2 条断裂北
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