楊振杰

1 引言

世界各國(guó)對(duì)電磁波層析成像技術(shù)的研究較早，在20世紀(jì)初期，很多國(guó)家就已經(jīng)開始對(duì)電磁波層析成像技術(shù)進(jìn)行了研究。我國(guó)在20世紀(jì)末期，部分高校才開始運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)，通過對(duì)其進(jìn)行不斷的實(shí)踐和發(fā)展，電磁波層析成像技術(shù)已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于礦產(chǎn)資源、石油和天然氣的勘探中。針對(duì)我國(guó)地質(zhì)條件多樣的情況，運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)，能夠有效的推動(dòng)為我國(guó)地質(zhì)勘察工作的發(fā)展。

2 電磁波層析成像技術(shù)概述

電磁波勘探技術(shù)，是通過采集電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度等數(shù)據(jù)，對(duì)勘察區(qū)域的地質(zhì)和巖層情況進(jìn)行分析和判斷的一種技術(shù)。當(dāng)運(yùn)用電磁波技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)資源、水資源和巖石等進(jìn)行勘查時(shí)，電磁波的傳播會(huì)由于介質(zhì)的不同而受到阻礙，而此時(shí)，電磁波衰減數(shù)據(jù)將會(huì)顯示出來。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠判斷該區(qū)域是否存在相應(yīng)的資源，還能夠?qū)υ搮^(qū)域的巖層的具體情況進(jìn)行分析，可以將巖體的堅(jiān)硬程度和完成性通過電磁波層析成像技術(shù)顯示出來。

因此，通過運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)對(duì)某工程區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，能夠判斷該區(qū)域的地質(zhì)情況是否會(huì)對(duì)工程實(shí)施造成不利影響，能夠針對(duì)該區(qū)域地質(zhì)的具體情況，制定合理的應(yīng)對(duì)措施。具體來說，在工程項(xiàng)目施工前期，勘察人員可以通過運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的山體進(jìn)行發(fā)射一定頻率的電磁波，通過觀察和分析獲得的電磁波的變化情況，得到該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為工程的順利開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 工程區(qū)域地質(zhì)概況分析

該勘察區(qū)域的邊坡工程高度為110m，原為一座采石場(chǎng)，現(xiàn)已廢棄，坡頂高程在40～130m之間，擬在該邊坡區(qū)域建設(shè)一項(xiàng)大型工程項(xiàng)目，工程施工將影響到坡面內(nèi)約60m。該邊坡巖體的情況以及該區(qū)域的地質(zhì)條件，對(duì)該工程項(xiàng)目的順利實(shí)施具有重要的影響。例如，影響著工程建設(shè)的方法、工程規(guī)模和工程位置等的選擇?，F(xiàn)階段，該邊坡工程的上方存在著墜石和崩塌的危險(xiǎn)，導(dǎo)致工程項(xiàng)目的實(shí)施過程中，存在著很大的危險(xiǎn)因素，嚴(yán)重影響工程建設(shè)的安全性和可靠性。并且，復(fù)雜的地質(zhì)情況不僅影響著工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，還影響著地質(zhì)勘察的有效性。如何選擇一種安全、有效、合理的勘察技術(shù)，是對(duì)該邊坡工程進(jìn)行地質(zhì)勘察的關(guān)鍵。

該邊坡工程外露的地層主要為灰?guī)r，巖石內(nèi)部具有溶洞、溶溝等現(xiàn)象，沿著北東方向具有斷裂構(gòu)造，溶蝕裂隙帶發(fā)育，在裂隙帶內(nèi)存在水、溶洞內(nèi)存在粘性土，能夠?qū)﹄姶挪ㄔ斐伤p，為應(yīng)用電磁波層析成像技術(shù)提供了必要的基礎(chǔ)。

4 電磁波層析成像現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

在對(duì)勘察區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，應(yīng)選擇科學(xué)合理的安全保障制度，在進(jìn)行野外工作時(shí)，將測(cè)試所用到的設(shè)備放在合理的位置，圖1為電磁波層析成像野外工作示意圖，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的安放位置應(yīng)該選擇好，一般選擇在地質(zhì)條件較為穩(wěn)定和安全的區(qū)域。在對(duì)勘察區(qū)域進(jìn)行采點(diǎn)鉆孔時(shí)：①應(yīng)該保證勘察人員的安全；②應(yīng)該對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的記錄，科學(xué)合理的分析獲得的數(shù)據(jù)。

圖1 電磁波層析成像野外工作示意圖

本工程在進(jìn)行野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，運(yùn)用地下電磁波法采集系統(tǒng)進(jìn)行勘察，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)安裝在相應(yīng)的鉆孔內(nèi)，將發(fā)射機(jī)固定好，使接受機(jī)沿著孔內(nèi)上下移動(dòng)掃描。根據(jù)該區(qū)域的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中的各種參數(shù)進(jìn)行確定，如表1中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參數(shù)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)確定所示。本次測(cè)試主要進(jìn)行了10組孔間電磁波層析成像測(cè)試分析。

表1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參數(shù)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)確定

5 電磁波層析成像地質(zhì)解釋

電磁波層析成像的地質(zhì)解釋，應(yīng)該根據(jù)對(duì)勘察區(qū)域內(nèi)介質(zhì)的吸收系數(shù)圖像進(jìn)行分析，主要通過分析圖像中是否存在局部空間異常變化現(xiàn)象，通過對(duì)這些局部空間的異常變化現(xiàn)象，解釋勘察區(qū)域內(nèi)部的地質(zhì)情況，包括巖石裂隙區(qū)域、溶洞、溶蝕裂隙帶的范圍、形狀以及分布發(fā)育情況，還能夠通過吸收系數(shù)圖像中顯示的整體空間變化情況，對(duì)地質(zhì)內(nèi)部的完整性進(jìn)行分析。

運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)，在進(jìn)行實(shí)際的地質(zhì)勘察時(shí)，能夠通過電磁波同步的測(cè)量曲線的變化情況，分析該區(qū)域的巖體是否完整以及破碎情況。如果曲線向左偏，說明電磁波在地層中傳播時(shí)的縮減情況較小，在該位置孔間的電磁波具有較小的相對(duì)吸收系數(shù)，該位置巖體的完整性較好。如果曲線向右偏，說明電磁波在地層中傳播時(shí)的縮減情況較大，在該位置孔間的電磁波的相對(duì)吸收系數(shù)較大，該位置巖體可能具有引起電磁波的相對(duì)吸收系數(shù)較大的裂隙和溶洞，該位置的巖體完成性較差。

6 結(jié)論及建議

6.1 結(jié)論

在對(duì)邊坡工程進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)，可以通過運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)和鉆探技術(shù)相互結(jié)合的方式，通過鉆探驗(yàn)證電磁波層析成像技術(shù)成果的可靠性。對(duì)勘察區(qū)域內(nèi)巖體中裂隙的發(fā)育程度、斷裂破碎帶和溶洞、溶溝的分布情況進(jìn)行勘察，可以獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，具有較好的有效性、可行性和實(shí)用性。

通過分析該邊坡工程運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)勘察獲得的數(shù)據(jù)和結(jié)果可知，在96～116m之間上方存在巖體裂隙和表層巖溶發(fā)育的情況，巖體情況為破碎-較破碎；在90～116m之間的巖體情況為完整-較破碎；在80～75m以下的位置，巖石較為完整。

6.2 建議

經(jīng)過研究表明，電磁波層析成像技術(shù)在實(shí)際工程勘察中具有較大的實(shí)用性，但是對(duì)某些敏感區(qū)域進(jìn)行勘察時(shí)，并不能保證數(shù)據(jù)的完全精準(zhǔn)，在經(jīng)過分析和計(jì)算以后，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性得到更大的影響。因此，應(yīng)該不斷對(duì)電磁波層析成像技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，并在異常區(qū)域布置鉆探進(jìn)行驗(yàn)證。作為勘察中的重要手段，勘察設(shè)備的準(zhǔn)確性是非常重要的，我國(guó)現(xiàn)階段的電磁波層析成像儀器發(fā)展仍然不夠完善，在未來的階段，我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電磁波層析成像儀器的改進(jìn)和創(chuàng)新，從而不斷提升運(yùn)用電磁波層析成像技術(shù)進(jìn)行勘察的準(zhǔn)確性。

7 結(jié)束語(yǔ)

將電磁波層析成像技術(shù)運(yùn)用在邊坡工程地質(zhì)勘察中，具有較高的實(shí)用性，能夠獲得豐富的地質(zhì)信息，還具有較高的分辨率，和較為準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察結(jié)果，可以為工程建設(shè)的開展提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。

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