原创《天然场音频大地电磁法在垭口隧道勘察中的应用》
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摘 要： 利用音频大地电磁法（AMT） 的带地形二维非线性共轭梯度（NLCG） 反演结果, 查明了垭口隧道（D2K547+200 ～ D2K549+800）段附近岩性、断层破碎带及岩溶位置,为隧道设计提供了基础资料.经钻孔及地质资料验证,AMT 勘探到达了预期的效果.
关键词：AMT；隧道；电阻率异常；围岩分级；断层破碎带；岩溶发育区
随着铁路建设中长达深埋隧道的情况越来越多,传统物探方法的局限性逐渐暴露.天然源音频大地电磁法（AMT）与传统物探方法相比,具有受地形影响小、勘探深度大、成本较低等优点,适用于复杂地形的铁道勘探.
改建铁路成昆线米易至攀枝花段垭口隧道D2K540+200 ～D2K552+710 段地质条件复杂,因此采用AMT 法进行物探,查明断层破碎带宽度及产状、软弱带及富水带的埋深和规模以及主要地层岩性界线,重点判释隧道洞身高程范围内的资料,为隧道设计提供基础资料.
1 背景介绍
隧道进口位于米易县丙谷镇雷窝村附近,出口位于米易县垭口镇白沙沟附近,全长12510m,最大埋深约890m,线路呈北东- 南西走向；地形起伏较大,地面高程1130 ～ 2060m,相对高差50 ～ 930m,自然坡度5 ～ 35o 不等,局部呈陡崖.测区地处扬子准台地西缘康滇地轴中段,跨泸定- 米易台拱之米易穹断束,构造复杂,褶皱不发育,断层局部发育.
2 方法技术
音频大地电磁法（AMT）原理基于大地电磁测深法（MT）原理,利用视电阻率- 频率曲线获取地下电阻率分布情况,从而区分岩性及构造体,识别地下地质体的空间分布和性质.据资料统计,本区各类岩性地质体之间存在一定的电性差异,具备开展AMT 测量的基础.
本次测量工作采用V8 大地电磁仪,收发距为12000m,发射偶极距1500m,接收偶极距40m,点距40m,工作频率1Hz-8192Hz,发射电流在高频段不小于3A,中低频段不小于16A.采用MTSoft 2D 大地电磁二维处理和解释软件进行处理解释.对原始数据采用时间序列的交叠、人工选择时间序列、Robust 处理等多种方法技术进行预处理,突出有用信号,抑制干扰,提高资料的信噪比.预处理后,对数据进行去噪、静校正、空间滤波等处理,然后进行一维及二维反演.
3 成果及解释
依据NLCG 二维反演得到电性剖面图（图1 上）,并根据电阻率值将低阻异常大致分为Ⅱ（大于2500Ω.m）、Ⅲ（1000 ～2500Ω.m）、Ⅳ（200 ～ 1000Ω.m）和Ⅴ（小于200Ω.m）四类,分别对应较完整岩体,较破碎岩体,破碎、软弱或含水岩体和极破碎、极软弱或富水岩体.由此绘制出综合物探电学地质断面成果图（见图1 下）.在此基础上对隧道测线剖面的地质构造和岩性作出综合解释.
测区地表表层风化程度较弱,在电性上对应电性结构中低阻特征.下层岩性分段明显：D2K547+200 ～ D2K548+110 段主要岩性为花岗岩夹闪长岩,岩体完整,电阻率高；D2K548+110～ +990 段为花岗闪长岩,岩体破碎、软弱、富水,电阻率低；D2K549+110 ～ D2K549+800 段主要岩性为角岩及片岩,岩体较为完整,电阻率较高.
D2K548+990 ～ D2K549+110 段电阻率表现出相对低或极低的特征,为条带状反映, 并且附近反演电阻率梯度值大, 对应断层破碎带,推断此处为断层F4、F5（见图1 下）.F4 对应地质推断的昔格达1 号正断层；F5 对应地质推断的昔格达2 号正断层,位置大致相同.
隧道洞身（图1 红线位置）围岩大部分位于Ⅱ～Ⅳ区域.其中的Ⅴ类异常区为极软弱、极破碎或富水岩体,施工中应注意预防涌水、突泥和塌方.
4 结论
①利用音频大地电磁法（AMT）对成昆改建铁路垭口隧道的岩性、构造、岩溶发育情况进行了成功地解释,结合区域地质情况及地质调查情况进行了围岩类别的划分, 并对勘探区岩体完整性进行了评估；
②物探共判释解释有两个断层,即昔格达1 号和2 号断层.施工时在断层位置应注意加强防护,预防地质灾害的发生；
③根据AMT 资料所揭示断层或破碎岩体或岩溶发育区分布与地质资料基本相符合,但在视倾角和位置方面存在一定差异,推测由于在物探测线及附近位置存在高压输电线的电磁干扰,一定程度上影响了资料的可靠度.整体来说,物探的作用和效果明显,通过物探,大大提高了对垭口隧道工程地质条件的宏观认识水平.
参考文献：
[1] 闵刚,王绪本,李坚等. CSAMT 法在昆玉线宝峰深埋隧道勘察中的应用[J]. 煤田地质与勘探,2012,40（3）:78-81.
[2] 陈业斗,杜文龙,孙立鹏. 音频大地电磁法（AMT）在某铜矿勘查中的应用[J] . 山东煤炭科技,2015,6:158-160.
（610059 成都理工大学 地球物理学院 四川 成都）
隧道论文参考资料：
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