CSAMT法在某铁路隧道勘察中的应用研究

可控源音频大地电磁法(controlled source audiofrequency magnetotelluric,CSAMT)由于其相较于其他物探方法具有探测深度大、不受高阻层屏蔽、横向分辨率高等优点而被逐渐应用到铁路隧道勘察当中.本文介绍了CSAMT法的方法原理及工作方式,以红豆山隧道为例进行研究,在充分了解测区的地质地球物理的条件下设计合理的观测系统,并对原始数据进行分析处理之后进行带地形的二维反演.根据获得的电阻率剖面对隧道分段进行地质解释分析,为钻孔布设及隧道设计、施工提供基础依据.     

某新建铁路复杂长隧道岩层地质与CSAMT特征

分析了多种地球物理勘探方法在复杂长隧道探测中的优缺点,指出了CSAMT（可控源音频大地电磁）法在工作条件极其困难,地形复杂,交通不便,要求勘探深度大的隧洞勘察中,是一种行之有效的物探手段.以较高的显示度列举了CSAMT法在本区探测成功的实例.就隧道主要特殊岩层膏溶角砾岩的地球物理异常特征进行了详尽分析,给出了CSAMT法在本区隧道结构面综合地质解释结果.     

深埋公路隧道在双向地震动作用下的最大动力反应分析

为了解地震对深埋公路隧道的影响,以有限元软件MIDAS/GTS对武罐高速公路小石村隧道深埋段进行了单向、双向地震动作用和自重作用下的数值分析.地震动输入采用隧址区经过基线校正的50年10％超越概率的加速度时程.结果表明:双向地震作用对隧道结构的影响明显大于单向地震作用;隧道拱脚和拱顶处为地震作用下的最危险部位;纵向与竖向地震力的共同作用对隧道结构的影响最大.地震对深埋隧道的影响不可忽略.     

EH4高频电磁测深在断层构造探测中的应用研究——以川藏路高尔寺山隧道为例

将EH4高频大地电磁测深法应用于高原特长隧道—高尔寺山隧道构造、岩性的勘察,通过与钻探及地质调绘的资料对比,EH4音频大地电磁法可以在宏观上查明深埋隧道地层岩性分界、地质构造及其赋水性,为钻孔布置及隧道设计、施工提供地球物理依据,在高原地区深埋隧道勘查中能达到较为理想的效果。     

起伏地形下CSAMT二维正反演研究与应用

CSAMT在山区金属矿勘查中,采用各种滤波和相位积分之类的处理方法,校正因地形起伏和局部电性不均匀引起的静态效应,往往难保奏效,开发消除静态效应的新方法是提高CSAMT资料处理与解释水平和方法应用效果的重要研究课题. 本文以如何消除地形影响为重点,对起伏地形下CSAMT二维大地三维源地电模型,采用加权余弦数值积分法,进行波数域电磁场二维有限单元法正演. 为模拟复杂地形地电模型,选取交叉对称网格三角形剖分法,实现了在国内常用赤道电偶极装置的CSAMT二维正演计算;在二维正演的基础上,开发了基于奥克姆反演法的CSAMT二维反演技术,研制出一套起伏地形下CSAMT二维正反演处理与解释方法技术系统. 通过理论模型试算和实测数据处理证实,本系统能有效地削减起伏地形影响. 在找矿应用中,该系统反演的电阻率断面,极大地消除了起伏地形影响和静态效应,突显出清晰的控矿构造和矿体的异常,取得了重要成效.     

CSAMT探测断层在北京新区规划中的应用

为了给规划中的北京市某新区提供基础地质资料,需查明区内断裂的准确位置、产状以及覆盖层厚度.利用CSAMT方法进行了勘察工作,由于区内人文干扰和电磁干扰严重,野外施工时采用了多种手段以保证观测数据的可信度;数据处理时利用作者开发的基于遗传算法的CSAMT全资料反演程序对野外数据进行反演.分析反演结果并结合已知地质资料,给出了区内断裂的准确位置等信息.为新区规划提供了可靠的基础资料.     

TSP 203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用

TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的。该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化。采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模，并可算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量。本文是TSP203系统在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用实例。     

金沙江龙蟠变形体隐伏构造CSAMT探测与解译

龙蟠变形（岩）体位于金沙江宽谷河段右岸，规模巨大.此处区域主构造线为近SN向的中甸－龙蟠－乔后断裂带，地质构造背景极其复杂.为查清变形体内的隐伏构造，本次运用V6A多功能系统展开了CSAMT法探测研究.通过对CSAMT反演电阻率断面和钻孔、平洞等所获取的工程地质信息的综合解译分析，检验了CSAMT（V6A系统）法在高山峡谷区隐伏构造探测中的有效性和可靠性，解译成果全面清晰地揭示了冲江河断裂等在金沙江宽谷河段的展布格局，同时为龙蟠变形体稳定性评价提供了关键性地质资料.     

TSP\|203在隧道超前预报中的应用

TSP\|203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的.该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化，采用该系统可以预报隧道工作面前方100 m左右围岩地质体的性质、位置和规模,并可推算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量.本文对TSP\|203系统、工作原理、数据采集及资料解释方面做了系统的阐述.     

隧道勘察中的综合物探方法

隧道勘察中复杂的地质条件给解决工程问题造成了很大的困难,本文概括了隧道勘察中广泛应用的物探方法,阐述了单独物探方法的条件性和局限性,并引用实例论证了综合物探技术的优势及其应用的必要性.实例中,多种物探方法的有机结合,准确地查明了隧道穿越场区的不良地质情况,各岩层风化层深度、形态及分布范围,并提供了纵波速度,达到预期的勘...     

基于南水北调西线工程岩性特征的CSAMT法有限元三维数值模拟研究

有限元法是地球物理数值模拟中常用的方法,本文采用三维可控源音频大地电磁法(CSAMT)有限元数值模拟的程序,根据南水北调西线工程岩性的地球物理特征,设置了不同的三维模型,并对其进行了有限元数值计算分析,从三维空间中模拟场的规律,探索了不同地质异常体的特征,为提高可控源音频大地电磁法在南水北调西线工程深埋藏隧洞探测地质异...     

南水北调西线千米深长隧洞围岩构造地球物理勘探

2004年对南水北调引水隧洞西线一期工程中玛柯河－贾曲段20 km深埋长隧洞进行了地质结构面、岩性特征、赋水性等地球物理勘探、工程地质勘查,并进行综合解释以查清勘探区影响引水隧洞工程建设的不良地质体和不良地质构造.本文介绍了CSAMT法隧洞勘探的特点、资料采集的过程及应特别注意的复杂地形资料处理技术,结合其他补充物探手段及地面工程地质勘察结果对20 km深埋长隧洞围岩介质的结构特征进行了解释,指出了可能影响工程的断层、破碎带及异常区     

南水北调西线隧道中隐伏断层超前预报研究

南水北调调西线工程线路地层倾角陡、沟谷纵横、地质构造复杂、隧道长,埋深大,同时要对1000 m以内的构造、岩溶、岩层划分等进行地质超前预报,利用以往的超前预报方法无法满足工程施工的要求.对于深长埋隧道断层的施工地质超前预报,本文使用CSAMT法探测技术,并进行了近场校正、各向异性校正、静态校正、分辨能力校正和联合反演等手段,进行了实际探测和对比分析,并取得了较好的探测效果.     

高分辨V6系统在矿山顶板涌水隐患中的应用研究

V6系统是Canada Phoenix Geophysics Limited 2000年推出的最新产品,是目前可控源音频大地电磁测深(CSAMT)方法中功能最为强大的仪器之一.2001年3月利用V6仪器对某铁矿(440 × 300)m2的矿区进行了面积性CSAMT勘测.矿体上盘灰岩中的溶洞、断层、含水破碎带以及可能的与含水层的联系在成果图上反映的非常清晰,为矿山进行水隐患治理提供了一份明确的资料.     

衬砌背后空洞对隧道抗震性能影响分析

目前关于隧道震害问题的研究主要集中于隧道洞门和洞口段,实际上仍有不少洞身衬砌在地震中产生严重震害,其中一个重要原因便是衬砌背后存在空洞或者回填不密实。通过大型有限元软件ABAQUS,采用无限元边界解决地震波的反射震荡问题,研究衬砌背后空洞对隧道的地震动力响应的影响。通过分析得到:密实状态下,即使在较大地震动力作用下,衬砌结构仍处于良好的受压状态;一旦衬砌背后存在空洞,地震作用下脱空区衬砌产生很大拉应力,可能导致衬砌开裂坍塌;同时,空洞处周边围岩产生塑性区,易引起岩体松弛掉落冲击衬砌。     

巷道CSAMT法的目标体分辨能力研究

目前地表矿、浅部矿越来越少,寻找深部盲矿体变得尤为重要.可控源音频大地电磁法（CSAMT）具有抗干扰能力强、分辨率高等特点,在探测矿产资源中已经取得了较好效果,但是通常CSAMT在矿区找深部矿时,由于在巷道上方的地表接收电磁信号会受到地面不同类型的强电磁干扰,同时由于该方法对深部矿体分辨率较低的缘故,大大影响了CSAMT的应用效果.本文尝试将CSAMT的接收系统置于巷道中,使得接收系统更加接近地下目标体,期望提高对于目标体识别的准确性,保证资源勘查的工作效率和成功率.基于积分方程法对不同类型地质模型进行了CSAMT正演模拟,并对不同模型不同深度接收的CSAMT响应特征进行了分析,同时以MARE2DEM软件模拟的二维模型响应加以验证积分方程结果的正确性.结果表明在无电磁干扰条件下,在巷道接收到的电磁场信号虽弱于地面,但其对于深部盲矿或目标体具有较强的识别度.     

CSAMT和重力方法在狮子湖温泉深部地球物理勘查中的应用

作为一种新型开发的绿色能源,地热资源被越来越多的人所重视.开采埋藏较深的地热资源风险大,因此开发前的地质和地球物理勘查是十分必要的.采用单一的地球物理方法勘探具有很大的风险,因此采用多种方法进行综合调查可以降低单一方法的风险,取得较好的效果.本文以狮子湖温泉为例,研究了地球物理方法在温泉勘探的应用.本次勘探采用可控源音频大地电磁法(CSAMT-Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics)和微重力测量,CSAMT是针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱,提出的一种采用可以控制的人工场源改进方案.仪器采用美国Zonge公司生产的GDP-32Ⅱ.该方法由人工向地下供入音频谐变电流建立电磁场,通过仪器在地面接收从地下反馈来的信息,根据不同时代、岩性地层电性特征达到勘查目的.为此我们在测区做了两条剖面,从CSAMT反演图推断,自上而下可分为3个电阻率层,该剖面视电阻率具有很好的层理特征,反映了厚大的中新生代地层（Edn、K）覆盖.剖面西部有明显的泥盆系地层（D）存在.根据视电阻率的变化特点,可以推断这条剖面的5条断层.在剖面中部距地表400～800米深处存在一明显低阻区,推测应为含水破碎带或低阻泥岩.对数据进行二维反演,可以清楚的看到利于储水的盆地构造.CSAMT方法受静态效应影响很大.静态效应位移可能是由地形和电阻率的浅部的横向变化引起的,既是不可避免的,也是不可预测的.因此对数据进行预处理是十分必要的.减少静态效应的影响办法有以下三种：（1）、对效应进行理论计算;（2）、采用空间滤波和相位积分等处理方法;（3）、使用独立的、无静态效应的测量方法.计算静态效应理论值在理论上是简捷的,但在实际的野外条件下,由于无法预测引起静态效应的物体的几何尺寸和电性参数,因此这种方法无法得到可靠的校正值.空间滤波处理是目前广泛采用的一类方法,Bostick（1986）提出了消除MT数据中静态效应的电磁列阵剖面法（EMAP）.EMAP法由于采用连续的剖面测量,可采用窗口可变的自适应空间滤波器-汉宁窗（Hanning window）或叫余弦钟形滤波器消除静态效应.但是这种方法提供了静态效应的要求的数据密度,这就增大了大量的额外测量,提高了获得数据的代价.因此,我们做重力勘探与CSAMT相对比.微重力测量使用美国产LCR-D型重力仪.实测的微重力异常是地下由浅到深各类地质体的物性差异在地面综合叠加的效应,其中包括界面起伏、岩性不均匀、地壳与壳下物质的厚度变化等诸多地质因素在内.实测的重力异常值经过固体潮改正、零点漂移改正、布格改正、正常场改正之后,得到改正后的重力异常值.从微重力反演结果看来,自西往东重力异常逐渐减小,程台阶下降趋势,并趋于平缓,验证了CSAMT的异常结果.从而弥补了CSAMT法的不足.通过这两种方法,我们大致查明了新生代红层盆地的产出形态.该红层盆地西侧边缘位于青山小学一带,自西往东变深;并反演计算出新生代红层与晚古生代泥盆系地层的分界面.深部地球物理勘探的方法有很多,各有各自的优缺点,我们不能从单一的一种方法得到的结论来判断地下地质构造.CSAMT法勘探深度大,但由于本身的物理特性,导致静态效应、近场效应等影响甚大.严重影响我们对地下地质目标体深度的判断,重力和CSAMT法的相互验证,很好的说明了多种地球物理方法综合测定的优势.     

CSAMT法三维分辨能力及其物理机制

随着CSAMT法探测应用需求的日益增多,其分辨能力及其物理机制的研究成为人们不得不面对的问题.在CSAMT勘探中,几何效应、电流效应和感应效应是引起电磁场变化的三种物理机制,本文详细介绍了与地下电性结构密切相关的电流效应和感应效应.首先,利用CSAMT法对100 m×100 m×100 m的异常体进行了探测,研究表明存在两个畸变区域.利用电流效应对存在的两个畸变区域进行了解释,进一步研究表明当收发距为10 km时电流效应占据主要地位,感应效应位居次要地位,当收发距增大时电流效应比重下降,感应效应比重增大.选取坐标原点位于电偶极子中心,x方向为电偶极矩方向,z轴垂直向下,随后,研究了CSAMT法对异常体沿x、y及z方向长度变化时的探测灵敏度,研究表明CSAMT法对异常体沿x方向的变化最为灵敏、y方向变化次之、z方向最为迟钝,最后对以上现象给出了解析.