龐 軍

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊，新疆 烏魯木齊 830000）

天然場大地電磁視電阻率測深是隧道勘察上重要的物探技術(shù)的手段。只要選擇合適的天然電磁場頻率區(qū)間，大地電磁法就可探測從地表指到地幔數(shù)百公里深處的各點電性特征。

1 隧址區(qū)地質(zhì)概況

隧址區(qū)在新疆西天山腹地，是擬建的獨庫高速公路。地層主要為第四系（Q4al）沖積：砂、礫石、塊石等。下石炭統(tǒng)巴音溝組（C2bb及C2bc）灰綠色、淺灰色厚層狀、塊狀中性凝灰?guī)r、安山玢巖、拉斑玄武巖及火山角礫巖夾砂巖和深灰色、灰色厚層狀凝灰質(zhì)含礫砂巖、粗砂巖、礫巖。

擬建隧道進(jìn)、出口均位于山前斜坡地帶，隧道進(jìn)口自然坡角約34°～41°，上部主要為第四系碎石砂、礫石、塊石等，下部凝灰?guī)r（D2bb）。；出口自然坡角約為34°～42°，上部主要為第四系碎石砂、礫石、塊石等，下部為凝灰?guī)r（D2bb），自然邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。隧址區(qū)進(jìn)出口第四系碎石砂、礫石、塊石等，有牧道通過，通行條件一般。

2 隧址區(qū)巖石電性

該隧道巖長4888.00m，最大埋深673.31m，整體走向約136°，巖性為凝灰?guī)r。由巖石的破碎程度強(qiáng)弱，構(gòu)造位置，裂隙含水量多少的不同，所決定了隧道縱斷面上各點的電阻率各不相同，滿足有電阻率差異的勘探前提。

3 大地電磁測量（MT）

3.1 技術(shù)參數(shù)

本次施工所采用的大地電磁儀為美國勞雷公司生產(chǎn)的Geode EM3D（即EH6），是目前大地電磁測深的先進(jìn)設(shè)備，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式為時間域采集，然后通過傅氏變換轉(zhuǎn)換為頻域信號，再進(jìn)行分析。即通過對時間域采集的兩個電場分量Ex、Ey，兩個磁場分量Hx、Hy進(jìn)行傅氏變換，轉(zhuǎn)換為電磁場頻域的實分量、虛分量。然后計算各頻帶的視電阻率，E-H振幅，相位差及全信息相干度等，并實時顯示一維圖像(圖1）。資料處理分為野外實時處理與室內(nèi)處理，實時處理能顯示單點的電阻率、振幅、相位及相關(guān)度曲線，三點及三點以上能做出二維Bostick反演電阻率斷面圖，依據(jù)視電阻率斷面圖推測巖石等級。EM3D測線按照設(shè)計任務(wù)布置測線；測點間距30m，電偶極距30m，采集EMAP的方法進(jìn)行野外作業(yè)，高頻參數(shù)為10 kHz-1000 Hz，中頻參數(shù)為1000Hz-2Hz。

圖1 大地電磁（MT）測深波形圖

3.2 視電阻率斷面圖解釋推斷

該隧道視電阻率劃分了5個異常區(qū)，分別為視電阻率在258Ω·m～383.69Ω·m的DJ-1、DJ-2、DJ-3高阻異常區(qū)，視電阻率在70Ω·m～118.63Ω·m的DJ-4、DJ-5低阻異常區(qū)（圖2）。由視電阻率值可見，高阻異常區(qū)視電阻率是低阻異常區(qū)的2倍。由視電阻率值初步把高阻區(qū)劃分為Ⅲ級圍巖，低阻區(qū)劃分為Ⅴ級，其他區(qū)域化分為Ⅳ級圍巖（表1）。下面分別對高阻異常區(qū)、低阻異常區(qū)進(jìn)行推斷解釋：

圖2 大地電磁（MT）測深成果圖

表1 視電阻率劃分圍巖等級

（1）高阻異常區(qū)DJ-1在隧道里程段K74+160～K74+430處視電阻率為258Ω·m～383.69Ω·m，埋深347m，為似橢圓形。推測該高阻異常是由于埋深大，巖石破碎程度低，完整性好所形成，且有可能含有一定含量的硅質(zhì)，屬于致密大塊狀巖石地段。DJ-2在山頂，推測該段的高阻區(qū)是由于巖石破碎程度低，完整性好。DJ-3在隧道里程段K75+480～K75+780處視電阻率為276Ω·m～374Ω·m，埋深426m，為長軸半橢圓形。推測該高阻異常是由于埋深大，巖石破碎程度低，完整性好所形成，且面積范圍大，屬于致密大塊狀巖石地段。

（2）低阻異常區(qū)DJ-4在隧道里程段K72+650～K72+800處視電阻率為70Ω·m～93Ω·m，推測巖石強(qiáng)破碎。結(jié)合地質(zhì)調(diào)查資料，該低阻推測由強(qiáng)破碎的凝灰?guī)r裂隙中含有由地表及巖石上部滲水而形成。DJ-5在隧道里程段K76+680～K76+740處視電阻率為107Ω·m～118.63Ω·m。該低阻區(qū)為條帶狀，兩邊相對高阻區(qū)為橢圓狀且面積較大，推測該段為構(gòu)造所引起的條帶狀含水破碎帶。結(jié)合地質(zhì)調(diào)查資料，驗證了該處為F16斷層的位置。

（3）隧道其他里程段在高阻異常區(qū)與低阻異常區(qū)之間，視電阻率為118.63Ω·m～258Ω·m，屬于非異常區(qū)。推測巖石為破碎，巖石的完整性較好。

4 結(jié)論

（1）該隧道通過大地電磁（MT）測深，依據(jù)視電阻率值推斷了隧道進(jìn)口巖石強(qiáng)破碎，圍巖等級為Ⅴ級，隧道經(jīng)過段2處較破碎，巖石完整性較好地段，圍巖等級為Ⅲ級。

（2）推測的破碎帶位置與地質(zhì)調(diào)查F16斷層位置相符，證明了大地電磁測深（MT）的有效準(zhǔn)確性。

（3）大地電磁測深（MT）只有視電阻一個參數(shù)，如能結(jié)合巖石波速，則能更準(zhǔn)確的劃分巖石等級。