EH4大地电磁测深法在长大深隧道勘察中的应用

鄢毛毛

江西省地矿局九0二地质大队 江西 新余 338000

1 引言

由美国大地电磁仪器商EMI和Geo metrics公司联合研制生产的EH4是一种全新的物探方法，实现了天然信号源与人工信号源的采集和处理，具有探测深度大、设备轻、速度快、精度较高等特点，非常适合长大深埋隧道的勘探。本文以杭绍台高速某隧道及梅汕铁路某隧道为例，探讨EH4大地电磁测深法在隧道勘察中的应用。

2 EH4大地电磁法基本原理

EH4勘探方法原理与传统MT法一样，都是利用宇宙中的太阳风、雷电等入射到地球上的天然电磁场信号作为激发场源，又称一次场，垂直入射到大地介质中，由于电磁感应作用，地面电磁场的观测值将包含有地下介质电阻率分布的信息，根据观测的电阻率分布特征和当地地质条件，分析判断底层岩性和断层破碎带的分布。

3 EH4大地电磁法野外工作方法

野外工作方法主要由观测点的位置、平行试验、电极的布置、磁棒布置、前置放大器布置、主机布置等几个关键环节组成。其中。观测点的位置是用高精度GPS定位，利用罗盘仪指示布极方向，要求点位差小于0.5 m，方位差小于1°。开展前一天一定要做平行试验，检查仪器是否工作正常，要求两个磁棒相隔2-3 m，平行放在地面。野外工作电极布置是采用四个电极，每两个电极组成一个电偶极子，为了方便对比监视电场信号，其长度都为25 m(点距25 m)，分别沿平行测线方向和垂直测向方向各布置一对电偶极子。磁棒离前置放大器应大于5 m，为消除人文干扰，两个磁棒要埋在地下至少5c m，用罗盘定方向使其垂直，所有工作人员要求离开磁棒至少10 m。前置放大器要求布置在测点上，并远离磁棒至少15 m。主机要放置在远离前置放大器至少20 m的一个平台上。

图1 EH4野外工作布置示意图

4 工程勘探实例

4.1 隧道一

4.1.1 工区概况 该隧道长约2.5k m，海拔高程在150 m-550 m之间，地形相对高差约450 m，隧道最大埋深约300 m。在区内出露地层从老到新依次为侏罗系上统黄尖组流纹质凝灰岩；白垩系下统馆头组凝灰质砂岩；新第三系上新统嵊县组玄武岩、河湖相沉积层。

4.1.2 资料成果解释

图2为该隧道洞身部分视电阻率剖面图

里程ZK63+330～ZK63+370段存在一倾向小里程的低阻异常条带，整体呈漏斗状，异常从地表穿过隧道洞身，异常中心位置埋深约为150-220 m，推测为断裂破碎带F1。物探完成后，在ZK63+250附近布置钻孔ZK006，经验证，低阻异常条带为强风化含角砾凝灰质砂岩，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩芯呈碎块状，与推断结果基本吻合。

里程ZK63+943～ZK63+993段存在一大面积低阻异常区，并向深处延伸，与两侧相对高阻区有较为明显的线状界线，推测为含水断层破碎带F2。物探完成后，在ZK63+850附近布置钻孔ZK007，经验证，大面积低阻异常区为强风化凝灰质砂岩，节理裂隙发育，为一承压含水体，并见钻孔漏水现象，与推断结果基本吻合。

图2 隧道一EH4电阻率剖面图

4.2 隧道二

4.2.1 工区概况 该隧道全长约10.5k m，海拔高程在350 m-850 m之间，地形相对高差约500 m，隧道最大埋深约600 m。在区内位于于坪上断裂与潘田断裂西南部所夹部位的中间部位，属粤东沿海大埔-惠来构造岩浆带，地层出露岩性主要为凝灰岩。

4.2.2 资料成果解释 图3为该隧道洞身部分视电阻率剖面图，根据电阻率等值线的分布特征，在里程DK42+405处附近，视电阻率横向呈明显变化，小里程方向视电阻率高，大里程方向视电阻率低，向大里程方向倾斜，推测为岩性接触带F1；在里程DK42+445处附近存在一相对低阻条带，推测为断裂破碎带F2，其向大里程方向倾斜，整体视电阻率由低到高平稳分布，但在F1处往大里程方向视电阻率较低，推测由岩性变化所致。

图3 隧道二EH4电阻率剖面图

5 结束语

EH4大地电磁测深法在探测岩性分界、断裂破碎带、富水构造等方面起到了较好的效果，且受地形的影响较小，野外作业方便。由于EH4对于地表浅部的解释精度较差，建议结合其他物探手段，并用少量钻孔验证。