高频大地电磁测深(EH4)在基岩风化层探测上的应用效果.docVIP

高频大地电磁测深(EH4)在基岩风化层探测上的应用效果 ?孙卫民 ?（长江工程地球物理勘测研究院湖北宜昌443002）摘? 要：高频大地电磁测深(EH4)具有装备轻便、探测深度大、受地形影响小及工作效率高等优点,较适合复杂地形条件下的地层、地质构造勘查。在基岩体勘探上，通过与地震勘探的结合及推断分析，同样也能较好地解决复杂地形条件下风化层的界定问题。关键词：高频大地电磁测深(EH4)；基岩风化层；地震勘探；覆盖层 依风化带岩石变化的客观规律，工程地质上将基岩的风化强度在垂向上分为四层：全风化层、强风化层、弱风化层及微风化层。各风化层间，下层的波速和密度一般都大于上层,层间存在着一定的波阻抗及电性差异。从理论上讲，采用电法勘探或地震勘探技术探测风化层界面均应该是可行的。但在实际工作中，一方面由于覆盖层与全风化层在波速及电性差异上较小，一般难以区分，另一方面，我们也会发现,利用电法勘探探测基岩风化层层界面时，各风化层间的电阻率特征虽然是随着基岩风化强度的减弱而呈增大趋势，但对所取得的电阻率参数以何变化范围作为划分基岩风化强度的标准，却又显得无能为力了。因此，通常的电法勘探结果也只是给出覆盖层(包含一定程度的全风化层)与基岩(实际上是强或弱风化层到原岩)的分界面。而对风化基岩层界面的划分多选用浅层地震反射波或折射波勘探来实现，即利用各风化层间存在的明显波阻抗差异，通过层界面间的纵波速度的变化特征来对其进行界定。但是，对于浅层地震勘探来讲，它的应用又需要一定的工作前提条件，比如要求地形起伏较小，地表介质要具有良好的激发和接受条件等。这样，往往对一些复杂地形地段不够奏效，在这种情况下，高频大地电磁测深(EH4)所具有的装备轻便、探测深度大、工作效率高、对地形条件要求不是十分苛刻的优点，再通过与浅层地震勘探的结合，就为解决复杂地形条件下基岩风化层的划分问题提供了有效的勘探手段。通过对测区一定范围内，一定地质条件下弹性波对基岩风化层界面的划分结果与相对应的电性层界面划分结果相比照，分析总结出各风化层电阻率的变化范围，建立起测区基岩风化层的电性划分标准，再在测区其余地段予以推广应用。 1? 高频大地电磁测深(EH4)工作原理及技术要求? 高频大地电磁测深(EH4)又称电导率成像勘探技术，是目前国内较为先进的一种电磁法勘探系统，它是以天然场作为主要场源, 辅以人工磁偶极子产生的高频电磁场来观测正交的两个电场分量(Ex,Ey)和两个磁场分量(Hx,Hy) ,进而求得XY(电场)、YX(磁场)两个方向上的视电阻率和阻抗相位及视电阻率随深度变化的ρs—H变化曲线。然后,通过多次叠代逼进的Born近似法反演,取得测深点解释结果。其频段观测范围较宽, 高频为73 600Hz～11.7Hz，低频为736Hz～0.116Hz；勘探深度随频率的降低而增大(电磁波在介质中传播时的趋肤深度δ=500ρs/f)，且布极方式灵活多变，根据地形地貌特征可分别选用‘+’字型、‘L’ 字型、‘T’字型等布极法。此外，还应遵循以下的技术要求：①远离电磁干扰区；②电极间接地电阻要小于2 000Ωm，为避免互相干扰，磁探头、电极、电极线、磁棒线及传输电缆在布设时均应保持一定间隔且压实；③资料采集时,记录时间、叠加次数的选定要通过现场调试予以确定；④观测时，应保证电阻率随频率的变化曲线圆滑、不突跳、无断点且XL、YL方向上的曲线拟合度较好；⑤频率—相位曲线要求圆滑、不突跳、无断点。 图1?? K线夹活岩隧道K46+630～K47+295地震反射剖面解释图? 图2夹活岩隧道K50+770～K51+380地震反射剖面解释图 图3a?? 夹活岩隧道K线K46+500～K47+500高频大地电磁测深(EH4)二维反演电阻率断面图 图3b? 夹活岩隧道K线K46+500～K47+500高频大地电磁测深(EH4)地电断面解释图? 图4a夹活岩隧道K49+100～K50+100高频大地电磁测深(EH4)二维反演电阻率断面图? 图4b夹活岩隧道K线K49+100～K50+100高频大地电磁测深(EH4)地电断面解释图 2? 应用实例? 宜昌—恩施高速公路是沪蓉高速公路的一部分，是贯通鄂西南地区入川的桥梁，全长203km，设计线路多以高架桥，中、深埋特大型隧道为主。其中的夹活岩隧道是该设计隧道工程中一个典型的深埋特大型隧道，路经地段多处植被茂盛，地形起伏较大且切割剧烈的中～高山区，沟壑纵横，地形地质构造复杂。设计要求物探查明隧道途径区的地质构造分布及隧道上覆基岩的风化强度，且探测深度要求大于800m。经实地踏勘，隧道穿越地段地层岩性以灰质白云岩、泥质灰岩为主，崩塌形成的陡坎、陡岩发育。沿隧道轴线方向，大部分地段受地形影响，根本就不具备地震勘探与常规电法勘探的条件，只有选用高频大地电磁测深(EH4)来