中图分类号 ： ６ １ 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ： ０ ４ ５ １ （０ Ｏ 一 Ｏ ｌ— Ｏ Ｐ３ Ｂ １ Ｏ— ７ ６ ２ ¨） ５ １ １ ４
近 年 来 ， 频 大 地 电磁 测 深 已广 泛 应用 于 矿产 勘 高 探 、 田、 文工程 地质勘 察等众 多领 域 ， 取得 了积极 煤 水 并 成效 。 以铁路 工程地 质勘 察为例 ， 随着 国家 对铁路 基础 设施建 设 的支 持 和 投 入 ， 多 新 建 铁 路 如 杭 长 客 运 专 很
以Ｅ Ｈ一４大地 电磁 数 据 采集 系 统 为 例 ， 外 实 野 际采 集 的结 果 分 别 形 成 功 率 谱 文 件 、 间 序 列 波 形 时 文 件 和 阻抗 文 件 。首 先 ， 过 对 每 个 测 深 点 对 应 的 通
２１ 年 第 ５ ０１ 期
西部探 矿工 程
高 频 大 地 电磁 测 深 在 探 测 地 质 构 造 中 的 应 用
刘 剑
（ 中铁 第 四勘察 设计 院集 团有 限公 司， 湖北 武 汉 ４ ０６ ） ３０ ３
摘 要 ： 区地 形地质 条件 复杂 ， 山 隧道越 岭往往 会 穿越 多个地 质 构造 单 元 ， 必须 了解各 种地 质 构造 对 隧道 洞 身的影响 。介 绍 了高频 大地 电磁 测深 法基本 原理 ， 利用 Ｅ Ｈ一４高频 大地 电磁 数 据 系统所采 集 的野 外 电磁 场数 据进行 分析 和处理 ， 外 实例 结果表 明 ， 方法 对探 测 断层 、 性分 界 类地 质 构造 具 野 该 岩 有 良好 效 果 ， 有推 广价值 。 具 关键词 ： 高频 大地 电磁 测深 ； 质 构造 ； Ｈ－４ 探 测 地 Ｅ － ；
建铁路 中 的深埋 长 大隧道 中的应 用结果 表 明 ， 高频 大地 电磁法在 对浅层 地质 构造 勘察方 面取得 了较 好 的效果 ， 具 有重要 的实 际应用 价值 。
１ 高频 大地 电磁测 深基本 原理
在 电磁场理 论 中 ， 电磁 场 （ Ｈ） 大 地 中传播 把 Ｅ、 在
时， 其振 幅衰减 到 初 始 值 １ ｅ时 的深 度 ， ／ 定义 为 趋 肤 深
式 中： ＿ 频率； 产
Ｅ 一 电场强 度
Ｈ— —磁 场强 度 仇 ——பைடு நூலகம்电场 相位
— —
磁场 相位 视 电阻率 ， 电阻率 是介 质 电阻率分 布 的综 视
ｆ Ｄ 一
合 反映 ， 并且 和 电磁 波 的频 率 有关 ， 同频 率 的 电磁 波 不 的穿透 深度不 同 。
电性变 化的信 息 ， 完全 可 以满足 铁路工 程地 质构造 勘察 条 件 。高频大 地 电磁 法 在 宜万 线 、 福 线 、 龙 线等 新 合 赣
活 的影 响 ， 线路 都会 尽 量 避 开居 民区 而选 择 山区通 过 ， 山区铁 路主要 以桥梁 和 隧道 的方 式越 岭通 过 ， 山区地形
￣ ．一 Ｈ ｆ Ｉ１ Ｇ Ｉ Ｉ ｚ ｌ
一
１ Ｅｚ Ｈ
（ ２ ） （ ３ ）
地质情 况往往 比较 复杂 ， 因此在 勘察设 计 阶段必须 对线 路经过 地 区的地质构 造 如 断层 、 岩性 分 界 、 溶 发育 情 岩 况等弄 清楚 ， 估其对 隧道 尤其是 深埋 长大 隧道 和高风 评 险岩溶 隧道 的影响 ， 以便 为地 质选 线 提 供 依 据 ， 建议 工 程施工 阶段做好 预先 防范 措 施 ， 防止 工 程 事 故 的发 生 。 对于铁 路工程 物探 而言 ， 主要是 解决地 表 以下至 １ ０ ｍ ００ 以内的工程地 质 问题 ， Ｅ 以 Ｈ一 ４高 频 大地 电磁 采集 系 统为 例 ， 它可 以观 测 到地 下几 米 至 １ ０ ｍ 内地 下介 质 ００
度 （） ：
３５ －０ 号 ３
（ ４ ）
由（ ） ４ 式可 知 ， 肤 深 度 （ ） 趋 与视 电阻 率 （ ） 频 率 １和 Ｄ （ 有关 。一般 而 言 ， 高频 数据 主 要反 映浅 部介 质 的电 性 特征 ， 低频数 据 主要 反 映相 对 深部 介 质 的 电性 特 征 。 因此 ， 一个宽 频带 上 观测 电场 和磁 场 信息 ， 由此计 在 并 算 出视 电阻率 和相位 ， 而获得 大地 的地 电特征和地 下 从 构 造 的相关信息 。
与传 统 ＭＴ 法 一 样 ， 频 大 地 电磁 法也 是 利 用 宇 高 宙 中的太 阳风 、 电等人射 到地球 上 的天然 电磁场 信号 雷 作 为激发 场源 ， 其产生 的平 面 电磁 波垂 直入 射到大 地介 质 中， 根据 Ｍａ ｗｅｌ ｘ ｌ电磁场 理 论 ， 大地 介 质 中将 会产 生 感应 的 电场和 磁 场 ， 引入 波 阻抗 Ｚ， 均匀 大 地 和水 平 在
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２ 资料处理 及解释
西部探矿 工程
２ １ 年第 ５期 ０１
合适 的空 间 滤 波 系 数 进 行 反 演 ， 出 ｓｒｅ 等 值 线 输 ｕｆ ｒ 成 图所 需 的 ｘ ｚ 件 ， 一 步 可 获 得 某 条 剖 面 的 高 ｙ文 进 频大 地 电磁 测 深 电阻率 等值 线 成果 图 。
层 状大 地情 况下 ， 阻抗 是 电场 Ｅ 和磁场 Ｈ 的水 平 分 波 量 的比值 ：
ｚＩ ｅ —Ｅ Ｈ 再 ’
ｐ ＝ ．
一
（ １ ）
＿ ＿
线 、 福客运 专 线 等 纷 纷 开 始 进 行 勘 察 设 计 和 施 工 建 合 设 ， 为 了尽量 减少 因修建 铁路 对耕地 的占用和居 民生 而
＊ 收 稿 日期 ：０ １０ —４ 修 回 日期 ：０ １０—６ ２ １ －１０ ２ １ —１０
作 者 简 介 ： 剑 （ ９ ３）男 （ 族 ） 湖 南永 州 人 ， 理 工 程 师 ， 刘 １ ８一 ， 汉 ， 助 中铁 第 四勘 察 设 计 院集 团有 限 公 司地 路 处 物 探 所 从 事 工 程 物探 工 作 。