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1atm法基本工作原理

ATM法工作原理為假定大地電磁場為一種平面波，沿鉛錘方向涉入地下，通過觀察地下天然電磁信號，獲得地下介質體的信息，即電場信號和磁信號，然后將這些信息進行處理，最終得到關于地下深度地層的電阻率值。大地音頻電磁測探法進行野外布極和數據采集時，其電極布置通常采用“+”形方式，不僅能較好的克服表層電流場不均勻影響，而且還可消除共模干擾，如遇特殊地形等情況，還可采取“T”或.“L”形的布極方式；電極各磁棒應嚴格與對應方向保持一致，最后用土將其埋實。

2資料與方法

雷電天氣產生在向大地傳播時，感應作用，地下具有不斷傳播同時還可反射回地面的特點，根據趨膚深度公式，當頻率越低時電磁波傳播的深度越深，由此通過觀測地表電場（Ex、Ey）及磁場（Hx、Hy）信號獲知地下相關信息，然后將這些相關信息換算得出地下電阻率，從而達到鐵路隧道工程勘探中對地下介質體電性特征的研究目的，計算公式分別為：ρr=0.2T│Z2│，│Z│=│Ex/hy│=│Ey/Hx│。其中ρr代表介質視電阻率；T代表電磁波周期；Z代表波阻抗；Ex、Ey、Hx、Hy表示地面上相互正交地磁場分量的振幅。趨膚深度計算公式為：P=（1/2π）λ=（1/2π）√10ρr（KM）。

3應用實例

測區(qū)屬中低山峽谷地貌，地面高程670~1100m，相對落差達400m多，山勢險峻，溝壑縱橫，自然坡度為20°~45°，沖溝多為緩“V”字型，坡面之輩發(fā)育良好；地表水主要是常年流水溝及季節(jié)性較強的溝水，水量受季節(jié)影響顯著，地下暗河較多，主要有第四系土層孔隙潛水、巖溶水、基巖裂隙水等。測區(qū)隧道洞身距離地表高達700m以上，斷裂結構很多，上覆第四系全新統坡殘積粉質粘土，下伏基巖為三疊系下統銅街子組二段頁泥巖、水頁泥巖、砂巖、灰?guī)r等，一段泥灰?guī)r夾泥巖一二段頁巖夾泥灰?guī)r、灰?guī)r，三段灰?guī)r、泥灰?guī)r夾泥頁巖，飛仙關組四段頁泥巖夾泥灰?guī)r、灰?guī)r；二疊系上統灰?guī)r、硅質巖夾頁巖、煤層，下統灰?guī)r夾泥巖、煤層，志留系中上統頁巖夾砂巖、燧石灰?guī)r和斷層角礫。在測區(qū)巖體電性參數統計中，粉質粘土、破碎帶及巖溶發(fā)育體電阻率≤50Ω·m，斷層破碎帶、較破碎巖體及軟弱、含水巖體電阻率為50~150Ω·m，完整巖體電阻率為150~3000Ω·m；由這些數據可看出，測區(qū)內地下截止電性差異明顯，適宜開展ATM法進行勘探。數據分析處理。利用新一代大地電磁儀V8配套軟件進行探測，所得ATM數據采用大地電磁處理和解釋軟件經后期反演處理解釋后由時間域數據轉換為頻率域數據，然后再將數據曲線進行飛值處理，使曲線變得圓滑，利用極化模式識別，進行靜位移校正和空間濾波，最后再利用一維和二維反演成像處理，在數據采集過程中，通常要采取多種措施以保證數據采集質量，受地表不均勻體存在的影響，采集數據無法避免出現一定的偏差，這種誤差直接反映現象就是曲線圖的畸變，這種效應成為“靜態(tài)效應”，其特征為原始曲線整個頻段內發(fā)生等距平移，有很多毛刺，致使大地電磁視電阻率曲線解釋困難，必須消除“靜態(tài)效應”不利影響。解釋推斷。測區(qū)為隧道通過地區(qū)斷層最發(fā)育地段。在ATM二維反演斷面圖與成果圖上很清楚的看到，在隧道洞身段整體電阻率較低，推斷斷層帶及周圍巖石巖性較為破碎，巖溶較為發(fā)育，主要巖性為頁巖夾灰?guī)r、煤層和灰?guī)r夾泥巖；其中段形成一條明顯的條狀低阻帶，電阻率均＜50Ω·m，推斷出F2是一條規(guī)模較大的區(qū)域性大斷裂，與地質推斷出的某逆斷層F1位置基本一致；同時受F1影響，段在隧道洞身附近形成一條低阻帶，袋內電阻率值偏低，表明斷層帶巖體極破碎和軟弱，巖溶極發(fā)育；段，隧道洞身部分電阻率值較高，等值線均勻分布，巖體相對完整。由此解釋推斷出，鐵路工程隧道通過斷層時，出現突發(fā)性水、泥災害可能性較大，施工過程中應提前做好防護措施加以防范。在另一ATM二維反演電阻率斷面和成果圖上可以看出，隧道洞身段，其中的PDZ-TJS-04為鉆孔位置，鉆孔反映出的基巖巖性為泥灰?guī)r、炭質灰?guī)r、頁巖和石灰?guī)r，鉆孔探測驗證結果基本上與AMT成果保持一致。并根據該圖顯示，結合已知的測區(qū)地質資料推斷出，段主要巖性屬夾泥灰?guī)r、頁泥巖、炭質灰?guī)r、頁泥巖夾泥灰?guī)r、灰?guī)r，整段隧道電阻率值相對偏低，巖溶發(fā)育，巖性比較破碎；段形成一條電阻率值極低的條帶狀低阻帶，電阻率均＜50Ω·m，推斷此斷層帶為F3斷層，周圍巖石富水，巖溶較發(fā)育，工程性質較差，施工過程中應做好該隧道段的提前地質預報，及時防范施工中通過隧道斷層時可能出現的突水、突泥災害事件發(fā)生。

作者：甄大勇單位：中國中鐵二院成都地勘巖土公司