高频大地电磁测深法在合福铁路选线中的应用

李传宝

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063)

0 引言

合肥至福州铁路客运专线江西省境内正线全长180 km，线路于DK499+400上饶官山底附近大角度穿过江西上饶市著名的上泸—四十八都—花厅煤矿带。

据现场调查，线位附近的煤矿开采主要集中于20世纪80年代，采用平巷及斜井方式开采，以私采为主，开采缺乏统一管理，地下巷道分布错综复杂。受五府山站(车站中心里程为DK500+ 360)站址控制，线路无法完全绕避该采空区。

大地电磁测深法是研究大地深部构造的有效途径［1，2］，广泛应用于探矿［3］、隧道岩溶勘察［4］、环境监测等。为查明地下巷道分布情况，确保线路安全通过，采用了高频大地电磁测深法(EH-4)对采空区进行了地面勘探，测线总长度24.65 km，并辅以现场调查和钻探验证，有效的探测了地下巷道分布情况，合理选择了线位。

1 大地电磁测深工作原理和特点

勘测采用美国EMI公司和Geometrics公司联合推出的StrataGemTMEH-4电导率成像系统(简称EH-4)。其利用太阳风、雷电等天然电磁场信号作为激发场源，并采用部分可控源人工场对天然场进行补充，完美的将人工场和天然场结合。具有探测深度大、二维分辨率高(横向和纵向)、适应复杂地质条件和受地形影响小等特点。

电磁场(E，H)在大地中传播过程中振幅衰减到初始值1/e时的深度，称为趋肤深度(δ)：

根据式(1)得知，趋肤深度(δ)随电阻率(ρ)和频率(f)变化。当频率较高时，探测深度较浅，而频率降低时探测深度有较大增长。为获得数米至上千米深度范围的大地电性特征，本次勘测采用的观测频率范围为0.1 Hz～100 kHz。

2 测区工程地质特征

测区属丘陵间河流阶地地貌，丘陵地势起伏，河流阶地地势较平坦。

主要地层岩性为二叠系粉砂岩、石英砂岩、炭质页岩夹煤层，岩层产状较缓。根据探测目的及电性差异，各类岩土体视电阻率值(ρ)对应如下关系：石英粉砂岩ρ一般大于500 Ω·m;粉砂岩ρ多在200 Ω·m～500 Ω·m之间;炭质页岩夹煤层ρ一般小于200 Ω·m。

3 应用分析

本次工作对采空区采用网状探测，纵测线以中线为基准、两侧每间距50 m一条，沿线路走向布置，横测线沿垂直线路方向布置，每50 m～70 m一条。

现场调查成果证实采空区所有巷道口均有水流出，内部潮湿(见图1)，据此判定采空巷道视电阻率呈低阻反应。

图1 采空区内废弃巷道

本次工作于采空区内布置了8条横测线，本文以横测线3 (H3)为例。图2为H3高频大地电磁测深的视电阻率断面图。图2中有三处低阻区，自左向右依次编号为低阻Ⅰ区，Ⅱ区，Ⅲ区。

图2 H3高频大地电磁测深的视电阻率断面图

图3 原线位左侧地面塌陷

低阻Ⅰ区位于原设计线位左侧50 m～300 m，异常带最大埋深95 m。据调查，该区域地下煤层品位较高，开采严重，从山体坡脚至坡顶有三层巷道分布。最长斜井位于原线位DK499+530左侧85 m，向线位方向开采，开采长度200 m左右，斜井倾角约30°。目前斜井上方坡体已经出现大面积塌陷，严重威胁线路安全。山但现在更多的老人希望孩子、朋友留在身边，因此地产策划有了新的变化：在确定居住机构的主要市场时，定位于基地5 mi为半径划定的范围之内——这个区域涵盖了多数潜在的机构居住者和他们孩子的驻地。为促进居住者之间有益的交流，在成人社区规模较大时，社区会分设小规模的邻里街区，便于居住者对居住环境有较好的识别能力(比如道路识别)。此外，它并不像大多数社区那样将住宅按照造价的等级来进行地域划分，而是将不同成本不同类型的住宅打散布置，以期不同社会经济层次的人能够相处融洽。

社区综合性设计与增进代际交流问题成为中西方在社区发展设计中要共同面对的问题，在设计中应当认真对待。

［1］ 布拉福德·珀金斯，J·戴维·霍格伦，道格拉斯·金.老年居住建筑［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［2］ 胡四晓.美国老年居住建筑的设计和发展趋势介绍［J］.建筑学报，2009(8)：43-44.