EH-4在中部城市引松供水工程中应用效果

关镶锋,范燕波,王立民（吉林省水利水电勘测设计研究院,长春 130012）

EH-4在中部城市引松供水工程中应用效果

关镶锋,范燕波,王立民
（吉林省水利水电勘测设计研究院,长春 130012）

摘 要：结合工程实例，介绍了EH-4可控源变频大地电磁测量的原理，阐述采用EH-4电导率成像系统能够准确快速的探测一定深度范围内的断层及破碎带等地质构造的赋存状态。野外钻探进行复核所取的应用效果。

关键词：EH-4；电导率；可控源变频大地电磁测量；断层；破碎带；地质构造；应用效果。

0 前言

吉林省中部城市引松供水工程供水范围为长春市等25个镇作为供水对象。由松花江向以上城市调水。工程规划选线输水总干线全长110.0km。地质情况较复杂，全线主要穿过有灰岩、凝灰岩、砂（砾）岩，泥岩、角砾岩、安山岩、花岗岩、斑岩、闪长岩等。因此在进行工程勘察建设时，采用恰当的勘测方法，给予适当的工程地质综合评价，一直是该工程地质勘察的首要问题。

物探由于具有测区广，效率高，指导性强等优点，已成为该工程不可缺少的主要勘探手段之一。通常工程勘探应用的主要地球物理方法有高密度电法、地震勘探法（如浅层地震、面波法、折射法等）、地质雷达法、瞬变电磁法等，但这些方法的勘探深度有限，受地形条件限制等影响，适合本工程勘察作业面不大。

美国EMI公司和Geometrics公司联合推出的可控源变频大地电磁测量EH-4，又称StratagemMT。仪器发射频率从500Hz到100kHz，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。能观测到地下几十米至2000米内地质断面的电性变化信息。该系统适用于各种不同的地质条件和比较恶劣的野外环境，具有效率高、勘探深度大、受地形影响小等优点，比较适合该工程大部分勘察工作。

1 EH-4原理及数据处理

EH4通过发射和接收地面电磁波来达到电阻率或电导率的测深。大地的穿透深度或趋肤深度与频率有关。

式中δ的单位是m。由此式计算得到的电阻率称视电阻率。在一个宽频带上测量E和H，并由此计算出视电阻率和相位，可确定地下构造及破碎带和接触带。

数据实时处理时,根据每个测点给出的视电阻率、相位、相关度及振幅曲线,进行数据质量的实时分析。对于一些不可靠的数据可以从曲线中剔除,然后继续测量，或者整条曲线的数据质量太差,采取措施，实施重复测量。在完成整条测线的连续观测后，可在现场采用EMAP法（该法可以有效地消除静态效应）给出拟二维反演解释结果的灰度图。

2 工程应用效果

图1 桩号56+140～56+600段测线剖面成

图1为EH-4探测该工程引水隧洞线桩号56+140～56+600段二维反演剖面及解译成果图。由电阻率的变化形态分析，图中可见纵向电阻率等值线错动现象，且断层的两盘清晰。物探分析在勘探线桩号56+370处发现一处构造异常带，构造异常带呈明显的电性异常反映，桩号56+370处呈低阻（ρs=100～400Ω•m）异常反映，两侧相对为高阻（ρs=450～5500Ω•m），解译推断为FW27断层异常带。在断面高程150～300m之间，勘探线桩号56+196处，上游电阻率普遍较高（ρs=350～1500Ω•m），下游电阻率普遍较低（ρs=150～700Ω•m），物探推测分析是由不同岩性造成的。根据区域地质资料此处存在一岩性接触带，分析断面中的上游为花岗岩，下游为凝灰岩。根据物探资料，进行物探异常钻探复核（布置钻孔ZK0623和钻孔ZK0996进行验证，ZK0623在高程237.4m处岩性发生变化，其上为凝灰岩，其下为花岗岩；ZK0996在高程247.3～242.1m段揭示断层泥，整个钻孔岩石较破碎）。

3 结语

（1）工程实测40多公里的EH-4资料，地形影响分析及各种校正、解译结果地质主要采用钻探（布置钻孔约25个）手段来抽检验证，验证准确率大于75%,结果见表1。

表1 钻探验证成果表

（2）EH-4采用频率域电磁测深，不同的频率对应不同的深度，不受高阻层屏蔽，其探测深度大，比较轻便，可以在复杂地形条件下工作，工作效率较高。EH-4在延续了大地电磁法的诸多优点之外，还利用人工可控场源补充了其弱信号频段的问题。

（3）EH-4大地电磁探测在该工程实践应用效果明显，勘探的结果反映了实际地质情况。随着该方法的进一步发展完善，仪器采集精度的提高，分析校正和反演解译技术的长足进步，该方法必将获得更为广阔的应用空间。

（4）Eh-4属体积勘探方法，所得异常范围涵盖了异常源及其影响带，有异常“晕”效应，导致探测结果异常范围放大，异常的参考背景变小，同时对一些规模相对较小的异常体反映不甚明显。

参考文献：

[1]何效周等.吉林省中部城市引松供水工程大地音频EH4电磁法专题报告[R].黄河勘测规划设计有限公司工程物探研究院,吉林省水利水电勘测设计研究院地质勘察岩土工程院,2010.

[2]石昆法.可控源音频大地电磁法理论与应用[M].北京:科学出版社,1999.

[3]汤井田，何继善. 可控源音频大地电磁法及其应用[M].长沙：中南大学出版社,2005.

[4]陈乐寿.大地电磁测深资料处理与解释[M].地震出版社.

[5]陈乐寿，王光锷.大地电磁测深法[M].北京:地质出版社，1990.

[6]张翔等.大地电磁测深中的地形影响与校正[J].江汉石油学院学报,1999（01）.