高频大地电磁法在云雾山隧道勘察中的应用

云雾山隧道是成渝高速公路复线的关键节段工程,按设计属于特长深埋双洞隧道。隧址区工程、水文地质条件复杂,岩溶、断层较为发育。高频大地电磁测深具有不受高阻屏蔽、探测深度较大、受地形影响较小、分辨率较高、操作较为便捷等优点。介绍以EH-4电导率成像系统为代表的高频大地电磁法在云雾山隧道勘察中的应用情况,其结果表明:高频大地电磁法(EH-4)在特长深埋隧道勘察中能够有效用于识别并圈定数百米范围内的不良地质体,从而为隧道的设计、施工提供地球物理依据。     

大地电磁技术在太行山隧道勘察中的应用

全长27．87km的太行山隧道，最大埋深为450m，为国内目前最长的铁路山岭隧道。隧道区内存在大量特殊地质问题。介绍了可控源音频大地电磁（CSAMT）、高频大地电磁（HMT）技术方法的原理，以及在解决太行山隧道洞身附近的地层、地下水、构造及岩溶发育等地质问题方面的应用。通过深孔钻探，对发现的构造、地下水等异常进行了验证。总结出了各种不同地质问题所反映的大地电磁异常特征，为长大深埋隧道的勘察提供了一种有效的勘察手段。     

广域电磁法在深埋隧道勘察中的应用研究

研究目的:广域电磁法是一种适应艰险复杂山区勘察并满足工程勘察精度要求的大深度勘察方法,本文通过对广域电磁法基本原理和特点的分析,并通过九天山隧道多测线的勘察应用以及与音频大地电磁法和大地电磁法的成果对比,旨在研究广域电磁法在艰险复杂山区深埋隧道勘察中的效果。研究结论:(1)广域电磁法在本次勘察中,有效深度达到2. 8 km,完全满足大深度隧道勘察的需要;(2)本次工作最大发射电流达到20 A,对地形和地表不均匀体产生的静态效应进行了较好的压制;(3)通过和大地电磁法(MT)以及音频大地电磁法(AMT)的对比,浅部信息比AMT丰富,深部信息比MT丰富,纵向分辨率提高很多,可以实现大深度隧道全范围的精细化勘察;(4)广域电磁法有效进行了地层的精细化划分,推断了构造位置与倾向,提示了软弱风险区,适用于艰险复杂山区深埋隧道地质勘察。     

牡绥线初测综合物探

牡绥线初测阶段综合物探选用地震折射波法和电测深法查找隧道进出口的土石分界；在无玄武岩盖的区域用地震折射波法探测基岩纵波，结合其他资料评定隧道围岩分级；在地形陡峻区域，采用可控源大地电磁和EH4大地电磁法探测断层。钻探揭示的地层、岩性、断层及地下水等情况与物探结果比较吻合。     

西成客运专线长大隧道涌水特征与物探资料的对比分析

基于西成客运专线长大隧道,采用了音频大地电磁法及高密度电法进行了综合勘探。根据物探电阻率值、电阻率梯度及异常形态,选取秦岭及大巴山区10座长大隧道,对其施工涌水水文地质特征与勘察物探资料进行了对比分析。研究结果表明,音频大地电磁法及高密度电法揭示的敞开贯通型、敞贯串珠型、串珠状、部分敞开尖灭型、界面型低阻异常类型与裂隙水发育及集中涌水具有较好的相关性。揭示的圈闭型、界面型及部分敞开尖灭型低阻异常类型与裂隙水不发育具有较好的相关性,与物探异常相关的典型涌水有40段,平均相关性达46.5%。研究成果有助于指导隧道水文地质勘察及提高隧道涌水量预测精度。     

音频大地电磁测深法在大金山隧道勘探中的应用

隧道的勘探技术研究,一直是我国铁路隧道勘探研究的热点和难点,传统钻探及调绘等手段在隧道勘探中有较大的局限性,采用新方法技术是提高隧道勘察水平的重要手段之一。结合玉(溪)磨(憨)线特长隧道—大金山隧道音频大地电磁测深工作,阐述了音频大地电磁测深的方法原理、资料采集、地形校正等内容。以音频大地电磁法为主、结合钻探及地质调绘等手段,宏观上查明隧道的地质条件,为深孔钻探孔位布置和隧道设计提供了详实的基础资料。     

大地电磁测深进行隧道围岩分级的可行性研究

研究目的:以往工作中,物探专业通过开展浅层地震折射法取得岩体纵波速度,但浅层地震折射法受理论以及震源能量限制无法取得深埋隧道洞身附近的岩体速度,使得围岩等级的划分缺少依据。寻求利用电性差异即应用大地电磁测深技术进行隧道围岩分级的研究是十分必要和迫切的。研究结论:浅层地震折射法在取得深埋隧道围岩的纵波速度方面存在很大限制;大地电磁测深法在铁路地质勘察中已成为主要方法,在电阻率区分上是有效的,其成果可以成为判断岩石完整性的依据,应用大地电磁测深技术进行隧道围岩分级是可行的。     

采空区物探方法新探

介绍三个采空区物探实例,分别采用瞬变电磁法、高频大地电磁法和微重力法探测。详细介绍了物探工作布置、数据采集及资料处理解释,取得了较好的探测效果。     

基于高频大地电磁法相位信息压制静态效应方法研究

由于浅地表电性不均匀体造成的静态效应严重影响高频大地电磁数据处理精度,通过有限元方法模拟浅地表电性不均匀体对于层状模型高频大地电磁数据的影响规律,发现静态效应对于高频大地电磁相位信息影响较小,提出利用地表辅助电性资料结合相位信息静态校正方法,实例证明该静态校正方法能有效压制高频大地电磁静态效应。     

滨绥线需物探解决的主要工程地质问题

介绍了滨绥线牡丹江至绥芬河段扩能改造工程的地质情况,线路经过的3座主要隧道的地质状况,针对这3座隧道的地质特点,为查明隧道浅埋段的土石界限,弹性波围岩分段,构造及地下水情况,断层情况等,提出了选用电测探法、地震波折射法、可控源V6大地电磁和EH4大地电磁法等综合物探方法进行物探。     

隧道综合地质预报技术

综合物探方法在隧道地质预报中的应用研究和隧道开挖结果表明:长大隧道的物探地质预报工作最好先开展可控源音频大地电磁法勘探查明各种构造、岩溶发育区、油汽囊等的位置、形状、规模和埋深,对地质情况有一个半定量认识,然后在开挖的掌子面附近开展负视速度地震反射波法或TSP法精确预报掌子面前方的不良地质。     

综合物探技术在铁路隧道勘察中的应用研究

在铁路选线地质勘察中,隧道勘察是一个重要的课题。在白乌铁路大黑山隧道的勘察实践中,综合应用了天然源大地电磁法、地震折射法等物探技术,取得了较为理想的应用成果,为隧道地质评价和铁路选线提供了有力的地质依据。     

综合物探技术在旧堡隧道勘察中的应用与效果分析

隧道勘察中,复杂的地质条件给解决工程问题造成了很大的困难,以张集线旧堡隧道勘察为例,论证综合物探技术的优势及其应用的效果。采用大地电磁法及综合测井等物探方法,可准确地揭示地下深层与浅层地质体的地质特征差异,较好地解决断层、承压水等复杂地质问题,并对开挖验证的涌水、塌方、变形的位置及规模与大地电磁法的解译结果进行了对比分析,研究成果可为同类工程提供借鉴。     

中浅埋隧道综合物探勘察模式研究

研究目的:国民经济的迅猛发展对铁路的运能及运行速度提出更高要求,铁路等级的不断提升造成线路桥隧比的增加,隧道尤其中浅埋隧道的勘察成为铁路勘察中的重点。浅地表物探勘察方法较多,不同地质要求及勘察条件所采用的方法多样、效果不一,亟待综合考虑工期、地表条件、噪声干扰情况、地质目的及精度要求并兼顾工程造价等开展中浅埋隧道综合物探勘察模式的研究。研究结论:(1) 0～50 m埋深隧道以地震折射波法、地震层析法沿隧道平面线位贯通勘察,直流电测深法补充、核查;(2) 50～100 m埋深隧道以直流电测深法(高密度电法、直流激电法)或瞬变电磁法沿隧道贯通,地震折射波法补充、核查,复杂地段开展孔内综合测井;(3) 100～200 m埋深隧道以高频(音频)大地电磁法沿隧道贯通,在隧道进出口及垭口地段布置地震折射波法,复杂地质段结合钻孔开展孔内综合测井;(4)中浅埋隧道勘察受地表地质条件影响较大,野外施测必须密切结合现场实际,选择适宜的物探方法,建立合理、规范的中浅埋隧道综合物探勘察模式;(5)本研究结论适用于地质勘探领域,中浅埋隧道物探勘察。     

全空间效应下瞬变电磁法三维数值模拟

研究目的:隧道采用瞬变电磁法进行地质超前探测时,激发电流断开瞬间将在掌子面前方和后方产生感应涡流场,接收线圈接收到的是整个围岩空间涡流场的叠加,不同于地面上只有地下半空间涡流场的叠加。本文利用ANSYS模拟隧道全空间无异常体和有异常体时感应涡流的传播特性,比较异常体在隧道中心和偏离中心时磁场沿水平测线的分布规律,对瞬变电磁法的研究和推广应用具有参考意义。研究结论:隧道中的瞬变电磁场表现为"水波效应"的传播特性,而非地面半空间的"烟圈效应";隧道中低阻异常体的出现,显著改变了涡流场的时域特性,使涡流场表现为异常体的感应特征;由于异常体偏离隧道中心而使相反一侧出现磁感应强度的极大值。     

高寒区铁路工程物探作业的研究与实践

研究目的:高寒区物探作业是摆在铁路物探工作者面前的一道难题,环境温度低于或临界于物探仪器设备工作温度时,仪器设备往往不能处于正常工作状态;地表冻层的高阻、高速屏蔽作用常常干扰着物探野外数据采集与分析解释,在牡绥线和集通线物探冬季作业中,通过方法选择、仪器性能研究及试验,解决了铁路工程物探高寒季节施工的问题,利用综合物探的手段解决了隧道及桥址的工程地质问题,减少了昂贵的深孔钻探费用,为铁路控制性工程勘察抢出了宝贵的工期。研究结论:(1)地表冻层产生的高速屏蔽,通过检波器的埋设和高频滤波可消除干扰。(2)直流电法勘探只有将电极打透冻层才能克服地表高阻屏蔽作用。(3)人工源大地电磁是深埋长大隧道勘探的首选物探方法,但是,其发射系统及接收装置的电子元件和自供电电池复杂,抗寒能力次于天然源大地电磁。(4)天然源大地电磁(MTU-5A)外设简单,电极、磁探头与主机直接相连,减少系统干扰和繁杂线路出现问题的几率,抗寒能力强,在干扰小的情况下,也可达到高精度圈定目标的目的。     

非线性共轭梯度反演法在铁路特长隧道勘查中的应用

由于铁路特长隧道复杂的地质情况,在对大地电磁资料采用常规线性反演时对复杂岩性、断裂构造的识别精度及速度往往不能满足勘查要求,采用非线性共扼梯度法进行反演成像,跳出线性迭代反演局限。针对非二次极小化问题,进行直接求解,能显著减小计算工作量,提升成像速度。通过玉磨线特长隧道大金山隧道中进行实际应用,快速高效地查明了隧道多处断裂构造位置,对后期地质工作的开展起到良好的指导作用。研究结果表明:非线性共扼梯度法反演能在铁路特长隧道勘查中取得理想的效果。     

大地电磁法与地质钻孔法在铁路隧道勘察中的对比分析

大地电磁成果能够对岩体的完整性情况、富水情况进行宏观描述,指导钻探。大地电磁成果会受到静态效应的影响,静态效应有时可高达两个数量级,近似于电场正常场与异常场的比值平方,严重影响CSAMT方法的定性解释结果,出现虚假的陡立深大断裂或垂向大延伸的异常体。因此,大地电磁成果资料存在如上异常体时,应细致分析,避免与异常混淆。     

EH-4电导率成像系统在铁路长大隧道中的应用

EH-4系统是一种可控源人工场和天然场相结合的大地电磁测深方法。通过引进此项新技术并应用天然场进行大地电磁测深，成功地解决了长大隧道勘察中遇到的构造断裂、岩溶、地下水及土石分界等问题。     

物探在隧道塌方应急抢险中的应用

以长昆线半山隧道进口塌方应急抢险为典型案例,期间充分发挥了物探简便易行快速的优点,采用天然源大地电磁在地形地质复杂的山区较快地查明了坍塌空间位置及影响范围,供抢险决策,并指导钻探布置钻孔。物探作为应急抢险主要技术方法,相较于其他勘察方法具有明显的优势,对类似的工程具有很好的借鉴意义。