音頻大地電磁法在高海拔地區(qū)工程的應(yīng)用3000字

1、音頻大地電磁法在高海拔地區(qū)工程的應(yīng)用3000字 摘要：本文在簡述音頻大地電磁法，簡稱AMT法的根本原理和工作方法根底上，通過工程實(shí)例證實(shí)了AMT法在甘肅省甘南高海拔、薄凍土地層的可靠性。 關(guān)鍵詞：音頻大地電磁法；AMT；高海拔中圖分類號：O44 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X2022010-000-02一、前言頻率域大地電磁法是以天然電磁場為場源來研究地球內(nèi)部電性構(gòu)造的一種重要的地球物理手段。根據(jù)利用的場源或頻率范圍不同電磁法可分為天然場源的大地電磁法MT、音頻大地電磁法AMT以及人工場源的可控源音頻大地電磁法CSAMT和利用無線電長波電臺為場源的RMT等。 AMT法由于使用的是

2、天然場源，無需建立人工場，具有不受高阻屏蔽層影響、探測深度大、設(shè)備輕便、工作簡單、本錢低等特點(diǎn)，目前已被廣泛運(yùn)用于斷裂構(gòu)造、地?zé)帷⒌叵滤碧?、工程勘察等領(lǐng)域，一直受到地質(zhì)、物探等地球科學(xué)領(lǐng)域工作者青睞。二、根本原理及方法AMT法相較于大地電磁法MT，研究頻帶較高，探測深度較淺稍。其頻率范圍主要為0.1Hz100KHz。式中f 代表頻率。由1式可見，只要在地面上能觀測到兩個正交的程度電磁場Ex，Hy就可獲得地下的視電阻率 s ，有人也稱卡尼亞電阻率。又根據(jù)電磁波的趨膚效應(yīng)理論，導(dǎo)出了勘探深度經(jīng)歷公式2，2式中H代表探測深度， 代表地表電阻率，f代表頻率。從2式可見，當(dāng)?shù)乇黼娮杪使潭〞r，電磁波的傳

3、播深度或探測深度與頻率成反比。高頻時，探測深度淺，低頻時，探測深度深?？梢酝ㄟ^改變發(fā)射頻率來改變探測深度，從而到達(dá)變頻測深的目的。數(shù)據(jù)采集使用四個電極測量，即兩個電極組成一對電偶極子MN，其中，與測線同向的MNX-Dipole電偶極子測量電位差并計(jì)算得到電場程度分量Ex；垂直測線的MNY-Dipole電偶極子測量電位差并計(jì)算得到Ey。Hx磁探頭和Hy磁探頭互相垂直。電極布極方式主要為“+字形，在地形條件較差情況下，部分測點(diǎn)采用了“L形或“T形的布極方式。三、工程實(shí)例甘肅甘南藏族自治州，地處青藏高原東北邊緣，南與四川阿壩州相連，西南與青海黃南州、果洛州接壤，東面和北部與本省隴南、定西、臨夏毗鄰。

4、全州總面積4.5萬平方公里，處于青藏高原和黃土高原過渡地帶，地勢西北部高，大部分地區(qū)在3000米以上。年均氣溫1.7，無絕對無霜期，部分山區(qū)常年白雪覆蓋，即使在夏季夜晚也存在較薄的凍土層。該地區(qū)以種植業(yè)、畜牧業(yè)為主，人均收入較低。該區(qū)環(huán)境優(yōu)美，工業(yè)污染較少，國家為了促進(jìn)西部大開發(fā)戰(zhàn)略，提當(dāng)?shù)厝嗣袷杖?，開展當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)，擬建立一條甘肅至四川的鐵路。擬建線路某隧道位于海拔3500米左右的山區(qū)，全長約5000米左右，最大埋深約380m，屬構(gòu)造侵蝕剝蝕中低山地貌區(qū)。整體坡度約1530。隧址區(qū)主體山勢呈北東南西向延展，隧址區(qū)內(nèi)地形綿延起伏，峰谷相間，和隧道斜交的沖溝、溪谷發(fā)育，地表大多被第四系黃土覆蓋，部

5、分基巖裸露；地形最大高差約300m。隧址區(qū)植被茂密較發(fā)育，為灌木覆蓋，耕地和居民點(diǎn)零散分布于地表緩坡及溝谷地帶。區(qū)內(nèi)人口稀少，交通條件一般。工區(qū)地層：地表廣泛分布有種植土下為全新統(tǒng)沖積的粉土、細(xì)圓礫土、粗圓礫土等；山體坡面較緩段分布有殘坡積的粗角礫土；下部基巖為三疊系中統(tǒng)大河壩組第二段砂巖夾板巖和第三段板巖夾砂巖，及第三系砂巖夾礫巖、泥巖。數(shù)據(jù)采集使用由美國EMI公司和Geometrics公司結(jié)合研制出EH4電磁成像系統(tǒng)，觀測頻率為10100000Hz。四個電極測量兩個方向的電分量，電偶極子MN長度不小于20m，在野外探測中，電極務(wù)必穿透薄凍土層，否那么無法獲得有效的電場信號。兩個磁棒測量磁場

6、分量。布設(shè)一條沿?cái)M建鐵路中心線的測線，測線長5100米，點(diǎn)距30米，共完成181個測點(diǎn)，檢查點(diǎn)10個，質(zhì)檢點(diǎn)數(shù)量滿足質(zhì)量檢查工作量不少于工點(diǎn)工作總量5%的標(biāo)準(zhǔn)要求。后期AMT法的資料處理分為兩部分，即野外資料預(yù)處理部分和資料后續(xù)處理部分。預(yù)處理的主要目的是將原始數(shù)據(jù)各場量的時間序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻率域測深曲線各個頻率上的視電阻率和阻抗相位數(shù)據(jù)。EH4采集的時間序列數(shù)據(jù)經(jīng)挑選手動去除有干擾的時間序列后，由IMAGEM 程序從時間序列變換到頻率域并計(jì)算出視電阻率和阻抗相位。后續(xù)處理，對由IMAGEM程序計(jì)算得的阻抗文件進(jìn)展格式轉(zhuǎn)換之后，采用SCS2D3.2r版本軟件進(jìn)展資料后續(xù)處理，在處理過程中，首先

7、對數(shù)據(jù)進(jìn)展飛點(diǎn)剔除等處理，然后進(jìn)展一維及二維反演成像。反演電阻率及地質(zhì)解釋如下2幅斷面圖圖1圖2：綜合分析反演電阻率斷面圖和地質(zhì)資料，主要考慮反演電阻率斷面圖中的背景值、低阻異常形態(tài)、低阻異常值及其梯度值等因素，對地層分界限及巖體的破碎、軟弱或含水情況進(jìn)展判釋；根據(jù)反演電阻率斷面圖中異常的型態(tài)和梯度高值位置確定異常邊界。對資料進(jìn)展解釋如下：1285+150287+000段下部電阻率為5001500?m，分析下伏地層為砂巖夾板巖，巖體較完好；2286+520286+680段下部電阻率為50200?m，兩側(cè)電阻率相對較高，分析下伏地層為裂隙發(fā)育帶，巖體破碎，中等富水；3287+000287+700

8、段下部電阻率為200500?m，分析下伏地層為砂巖夾板巖，巖體較破碎，弱富水；4287+700289+350段下部電阻率為5001500?m，分析下伏地層為砂巖夾板巖，巖體較完好；5288+500288+650段下部電阻率為50200?m，兩側(cè)電阻率相對較高，分析下伏地層為裂隙發(fā)育帶，巖體破碎，中等富水；6289+350-289+500段電阻率向下貫穿延伸的低阻異常，分析該段為斷層構(gòu)造帶；根據(jù)兩側(cè)電阻率變化的差異，兩側(cè)巖性也發(fā)生變化。構(gòu)造帶向小里程方向?yàn)槿B系砂巖夾板巖巖體，構(gòu)造帶向大里程方向?yàn)榈谌瞪皫r夾礫巖、泥巖地層。提交相關(guān)報告后，在擬建隧道2處位置289+350-289+500段、290+100290+300段進(jìn)展鉆孔驗(yàn)證，鉆探結(jié)果對斷層構(gòu)造帶、第三系砂巖夾礫巖、泥巖地層與物探推斷相符合。四、結(jié)論通過本次在甘肅甘南藏族自治州高海拔地區(qū)的AMT法工程應(yīng)用實(shí)例，我們得出只要探測用的金屬電極棒或不極化電極，穿透薄凍土層，埋設(shè)到正常的土層即可采集到有效的電場信號。隨著國家經(jīng)濟(jì)建立向西部開展的需要，在根底建立中，如公路、鐵路、橋梁、隧道、水利等的大規(guī)模的建立開發(fā)，在其中的地質(zhì)選址、線路地質(zhì)勘探、不良地質(zhì)體等的探測中，音頻大地電磁AMT法以其設(shè)備的輕便、探測的高有效性，將在大量的工程地質(zhì)勘探中得到廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1考夫曼A.A.凱勒G.V.大地電磁測