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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(chǎng)為一種平面波，沿鉛錘方向涉入地下，通過(guò)觀察地下天然電磁信號(hào)，獲得地下介質(zhì)體的信息，即電場(chǎng)信號(hào)和磁信號(hào)，然后將這些信息進(jìn)行處理，最終得到關(guān)于地下深度地層的電阻率值。大地音頻電磁測(cè)探法進(jìn)行野外布極和數(shù)據(jù)采集時(shí)，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(chǎng)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(yīng)嚴(yán)格與對(duì)應(yīng)方向保持一致，最后用土將其埋實(shí)。

2資料與方法

雷電天氣產(chǎn)生在向大地傳播時(shí)，感應(yīng)作用，地下具有不斷傳播同時(shí)還可反射回地面的特點(diǎn)，根據(jù)趨膚深度公式，當(dāng)頻率越低時(shí)電磁波傳播的深度越深，由此通過(guò)觀測(cè)地表電場(chǎng)（Ex、Ey）及磁場(chǎng)（Hx、Hy）信號(hào)獲知地下相關(guān)信息，然后將這些相關(guān)信息換算得出地下電阻率，從而達(dá)到鐵路隧道工程勘探中對(duì)地下介質(zhì)體電性特征的研究目的，計(jì)算公式分別為：ρr=0.2T│Z2│，│Z│=│Ex/hy│=│Ey/Hx│。其中ρr代表介質(zhì)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(chǎng)分量的振幅。趨膚深度計(jì)算公式為：P=（1/2π）λ=（1/2π）√10ρr（KM）。

3應(yīng)用實(shí)例

測(cè)區(qū)屬中低山峽谷地貌，地面高程670~1100m，相對(duì)落差達(dá)400m多，山勢(shì)險(xiǎn)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(qiáng)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(cè)區(qū)隧道洞身距離地表高達(dá)700m以上，斷裂結(jié)構(gòu)很多，上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積粉質(zhì)粘土，下伏基巖為三疊系下統(tǒng)銅街子組二段頁(yè)泥巖、水頁(yè)泥巖、砂巖、灰?guī)r等，一段泥灰?guī)r夾泥巖一二段頁(yè)巖夾泥灰?guī)r、灰?guī)r，三段灰?guī)r、泥灰?guī)r夾泥頁(yè)巖，飛仙關(guān)組四段頁(yè)泥巖夾泥灰?guī)r、灰?guī)r；二疊系上統(tǒng)灰?guī)r、硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖、煤層，下統(tǒng)灰?guī)r夾泥巖、煤層，志留系中上統(tǒng)頁(yè)巖夾砂巖、燧石灰?guī)r和斷層角礫。在測(cè)區(qū)巖體電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)中，粉質(zhì)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(shù)據(jù)可看出，測(cè)區(qū)內(nèi)地下截止電性差異明顯，適宜開(kāi)展ATM法進(jìn)行勘探。數(shù)據(jù)分析處理。利用新一代大地電磁儀V8配套軟件進(jìn)行探測(cè)，所得ATM數(shù)據(jù)采用大地電磁處理和解釋軟件經(jīng)后期反演處理解釋后由時(shí)間域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻率域數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行飛值處理，使曲線變得圓滑，利用極化模式識(shí)別，進(jìn)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(shù)據(jù)采集過(guò)程中，通常要采取多種措施以保證數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，受地表不均勻體存在的影響，采集數(shù)據(jù)無(wú)法避免出現(xiàn)一定的偏差，這種誤差直接反映現(xiàn)象就是曲線圖的畸變，這種效應(yīng)成為“靜態(tài)效應(yīng)”，其特征為原始曲線整個(gè)頻段內(nèi)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(yīng)”不利影響。解釋推斷。測(cè)區(qū)為隧道通過(guò)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?chē)鷰r石巖性較為破碎，巖溶較為發(fā)育，主要巖性為頁(yè)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(zhì)推斷出的某逆斷層F1位置基本一致；同時(shí)受F1影響，段在隧道洞身附近形成一條低阻帶，袋內(nèi)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(duì)完整。由此解釋推斷出，鐵路工程隧道通過(guò)斷層時(shí)，出現(xiàn)突發(fā)性水、泥災(zāi)害可能性較大，施工過(guò)程中應(yīng)提前做好防護(hù)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(zhì)灰?guī)r、頁(yè)巖和石灰?guī)r，鉆孔探測(cè)驗(yàn)證結(jié)果基本上與AMT成果保持一致。并根據(jù)該圖顯示，結(jié)合已知的測(cè)區(qū)地質(zhì)資料推斷出，段主要巖性屬夾泥灰?guī)r、頁(yè)泥巖、炭質(zhì)灰?guī)r、頁(yè)泥巖夾泥灰?guī)r、灰?guī)r，整段隧道電阻率值相對(duì)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?chē)鷰r石富水，巖溶較發(fā)育，工程性質(zhì)較差，施工過(guò)程中應(yīng)做好該隧道段的提前地質(zhì)預(yù)報(bào)，及時(shí)防范施工中通過(guò)隧道斷層時(shí)可能出現(xiàn)的突水、突泥災(zāi)害事件發(fā)生。

作者：甄大勇單位：中國(guó)中鐵二院成都地勘巖土公司