电磁在库区深厚滑坡体覆盖层探测中的应用

郭 奇，宋伟健，陈 鑫，郝忠友

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130062）

0 引言

滑坡体是水利水电工程中常见的一种不良地质体。由于自然条件的变化及库区蓄水位的抬高，原本松散的滑坡体有可能继续向库底下滑，轻者造成库区的淤积，重者关系到大坝的安全，带来巨大的经济损失和安全隐患。因此，对深厚滑坡体的调查研究很受重视。这次工作鉴于地形及地球物理条件限制等因素，地震、电法等常规物探手段在深厚滑坡体探测中均未能取得良好效果，而高频大地电磁方法在规模大、埋藏深、复杂的地质体勘察中，对覆盖层的厚度探测中表现出明显优势，具有较好的效果。

1 工作方法原理

音频大地电磁法（AMT），其工作原理是基于麦克斯韦方程组完整统一的电磁场理论基础。利用天然场源，在探测目标体的地表同时测量相互正交的电场分量和磁场分量，然后用卡尼亚电阻率计算公式得出视电阻率。根据大地电磁场理论可知，电磁波在大地介质中穿透深度与其频率成反比，当地下电性结构一定时，电磁波频率越低穿透深度越大，能反映出深部的地电特征；电磁波频率越高，穿透深度越小，则能反映浅部地电特征。利用不同的频率，可得到不同深度上的地电信息，以达到频率测深的目的。

EH-4观测的基本参数为：正交的电场分量（Ex，Ey）和磁场分量（Hx，Hy）的时间序列。然后通过傅立叶变化将时间域的电磁信号变成频谱信号，得到Ex，Ey，Hx，Hy，最后计算卡尼亚电阻率：

EH-4电磁测深是基于平面波卡尼亚电阻率的混场源大地电磁法。

2 工作现场要求

2.1 仪器设备要求

EH-4电导仪；通道数：4道；频率：10 Hz～100 kHz；模数转换：18 Bit；工作温度：0～50 ℃；不锈钢电极5根；BE-26（带电传感器）的26 m电缆4根；BF-6感应磁探头，频宽10～100 kHz2根；12 V供电电瓶1个；水平尺1根；手持GPS导航仪1台；手持罗盘2台。工作参数：25～50 m点距，张量测量，低、中、高频段采用16次叠加。

2.2 现场要求

1）感应磁探头要严格保持水平。

2）工作现场不应电磁干扰。

3）工作环境无风及振动。

以上条件是保证数据采集可靠，准确探查滑波体的关键。

3 西藏某水电站应用EH-4勘察滑坡体的实例

3.1 工程概况

3.1.1 简况

西藏某水电站工程在西藏澜沧江一级支流金河下游河段上，位于昌都市卡若区卡若镇列巴村上游约2.0 km处，是一座以发电为主的大（2）型水电枢纽工程。坝址以上控制流域面积为6 714 km2，多年平均流量为70.8 m3/s。初拟该工程水库正常蓄水位3 450.00 m，死水位3 438.00 m，水库总库容约1.5×108m3，为年调节水库。电站总装机容量为152 MW，保证出力为24.27 MW，多年平均发电量为6.01×108kW·h。枢纽建筑物有挡水建筑物、泄水建筑物和引水发电系统，挡水建筑物为混凝土拱坝，泄洪建筑物采用表孔跌流式，发电引水系统采用引水式坝后厂房。

区内居民以康巴藏族为主，半农半牧，民风彪悍。214国道通过吉塘镇，吉塘镇至列巴村有简易公路相通，电站坝址区位于列巴村上游约3 km金河干流上，沿途山高谷深，岸坡陡峻，无路可通，交通极为不便，水库区为无人区，库区滑坡体规模较大，地形陡峻。

3.1.2 任务目的

这次采用高频大地电磁法对库区滑坡体进行探查，为探测库区滑坡体的厚度。

3.1.3 工作布置

在滑坡体垂直于山体走向布置一条物探测线，测线长度440 m，大地电磁测深点点距选取25～50 m。

3.2 原始资料评价

工作中严格执行规范（SL326-2005）《水利水电工程物探规范》。出工前使用仪器均经检验合格，工作期间仪器工作稳定，满足技术要求。外业采集数据的突变点、异常点均进行重复观测。野外观测记录进行了百分之百的检查，为合格产品。

EH4仪器平行试验结果可以看出，X、Y两个方向上的视电阻率、相位曲线形态一致，重合性好。说明Stratagem EH-4连续电导率成像仪性能稳定，一致性较好，符合相关电磁测量规范和技术要求。

3.3 成果分析

该地区基岩岩性为片岩，测线垂直于山体走向布置。下图为EH4反演成果图，资料解释主要根据电阻率值的变化及等值线的形态变化等综合因素考虑。覆盖层物质较为松散，其电阻率值相对基岩表现出低阻特征；另覆盖层物质成分复杂多变，其电性层分布特征，相对基岩表现出不均匀特征。因此，根据上述两点特征，选定出相对低阻与不均匀电性层特征的范围，选取一定值的电阻率等值线，即可了解覆盖层的厚度分布情况。电阻率值在0～800 Ω·m之间，电阻率值较低，且电性层分布较为分散，推测为上部覆盖层的反应；底部电阻率值较高，且电性层分布较为均匀，推测为基岩（片岩）的反应。

图1 仪器平行试验电阻率、相位对比图

4 EH-4在探测滑波体的应用效果

这次工作取电阻率值为800 Ω·m的等值线作为划分覆盖层与基岩界限的基准。资料表明，该滑坡体覆盖层厚度较厚，最大深度约178 m，最小覆盖层厚度约64 m。桩号0-300 m覆盖层厚度呈变小趋势，桩号300-440 m覆盖层厚度变化较平缓。桩号0-380 m段基岩电阻率形态较为平缓，推断基岩较为稳定；380-440 m段基岩电阻率形态出现凹陷，推断该处基岩稳定性较差。后期该剖面经钻孔验证表明，这次探测成果误差小，满足规程规范要求，资料可靠。

5 结语

通过实例表明，该方法对于深厚滑坡体的探查是成功有效的，由于常规物探手段受地形及地球物理条件的限制，高频大地电磁在深厚覆盖层探查的应用表现出明显的优势，具有较好的推广价值。但天然场高频信号较弱，造成约50 m深度内为探测盲区，为取得更好反演成果，应使用人工场加以补充，从而是探测成果更为准确。

［参 考 文 献］

［1］曾宪强，沙椿.工程物探论文集［C］.昆明：云南科技出版社，2006.