隧道勘探CSAMT法運用

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1理論基礎(chǔ)

可控源音頻大地電磁法(簡稱csamt)是在大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種人工源頻率域測深方法。其理論基礎(chǔ)源于以Mawxe11方程組為核心的電磁場理論。電磁場在空間的分布和傳播遵循麥克斯韋方程組。式中V•E表示E的散度；V×E表示E的旋度；p為自由電荷密度；為電流密度；E為電場強(qiáng)度；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；c為常數(shù)，即光速。CSAMT常用的視電阻率公式(也稱為卡尼亞電阻率公式)：

2工程概況

高嶺隧道區(qū)位于晉中盆地和臨汾盆地之間臺隆形成的中低山區(qū)，地勢總體北側(cè)低，南西側(cè)高。隧道中部斷裂構(gòu)造發(fā)育，遭受剝蝕較嚴(yán)重，堆積了大量第三、第四系沉積物。隧道總長7．55km，最大埋深約420m，最小埋深約28．7m。隧道區(qū)地層表覆第四系上更新統(tǒng)洪積層(Qp1)，中更新統(tǒng)洪積層(Q：p1)，上第三系上新統(tǒng)(N)粉質(zhì)黏土、礫巖，下伏及出露奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(O：一m)以碳酸巖為主的地層。該隧道經(jīng)過霍山復(fù)背斜構(gòu)造單元的背斜西翼(太岳山板隆構(gòu)造區(qū)北西一側(cè))，階梯型斷裂發(fā)育。隧道區(qū)內(nèi)脆性斷裂十分發(fā)育，這些斷裂形成了中生代不同構(gòu)造階段，互相交織切割，控制了該帶的構(gòu)造輪廓。受斷裂構(gòu)造影響，該區(qū)產(chǎn)生了小型地塹及地壘。隧道區(qū)的斷層有：F27桃凹溝正斷層，張扭性斷層，F(xiàn)28西許正斷層，扭性斷層；F32師家溝正斷層，張扭性斷層。隧道區(qū)的巖溶、節(jié)理裂隙發(fā)育。

3應(yīng)用與分析

該隧道勘察采用的儀器為加拿大鳳凰公司的V一8，測點點距為25m，收發(fā)距范圍為7．2km，工作最小頻率為16Hz，最高頻率8192Hz。勘察橫斷面垂直于鐵路初測線位布置。如圖1，在D1K429+500一D1K429+950，視電阻率為75～250~1m，該段電阻率整體較低，洞身經(jīng)過位置電阻率變化較大，高低阻相間，等值線陡變，WT1、WT2物探異常，為巖性接觸部位，推測為斷層，該斷層位于洞身DIK429+900附近。可能存在含水構(gòu)造。結(jié)合鉆探資料，確定為斷層及其影響帶，隧道洞身以灰?guī)r構(gòu)造角礫巖為主，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體極破碎，圍巖級別級V級。上覆基巖埋藏較淺，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)。如圖2，在DIK431+050～DIK431+400，該段整體表現(xiàn)為低阻，低阻幾乎縱向貫穿剖面，推測巖石破碎，存在富水?dāng)鄬樱琖T4與WT5兩個物探異常位置電阻率等值線陡直變化，推測為斷層，該斷層位于洞身DIK431+220處。隧道洞身為奧陶系…組：段(0S)r{云巖，質(zhì)一云，I)lK43l+051)～DIK43l+300俐分級V級。DIK431+300～DlK431+400m分級lv絨如用3，在DIK432+250～DIK432+650，視電阻率5O～200~m，該段洞身經(jīng)過位置為雜亂的低阻特征，等值線扭曲變肜，為F32正斷層帶及其影響帶。陔斷層位于洞身DIK432+240處，走向NE45。，傾向135。，傾角70。，斷層破碎帶寬30m，巖石破碎，巖性較差，哪、WT8及WT9三處物探異常附近存在低阻閉圈，推測含水。DIK431+400～DIK432+200f_f；『巖分級Ⅳ級，DIK432+200～D1K432+500’絨V級，DIK432+500～D1K432+900分級JV級。

4結(jié)論

本義采用CSAMT法助探，利川隨機(jī)軟什反演處理，j應(yīng)過Surfer軟件成圖，利用剖面對長人隧道的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、賦水情況進(jìn)行了成功的解釋，結(jié)合域地質(zhì)資料，劃分r隧道巖級別，為隧道的設(shè)計、減少了鉆探和山地工作量，縮短觀察周期，降低成本，