1身份证号：41072619800305XXXX；2身份证号：51060219780110XXXX 四川成都 610000
摘要：由于山区隧道所处的地形及地质构造复杂，会对地球物理场的分布造成严重畸变，形成假异常，难以从中提取探测体的有效异常，同时探测目标体埋藏较深，因此山区隧道的地球物理勘察，一直是工程领域的难题。音频大地电磁测深法（AMT）相对于传统的勘察方法具有探测深度大、观测手段多、工作效率高且能适应恶劣的山区环境的优点，逐渐成为山区隧道地球物理勘察的主要方法。本文结合九绵高速公路WLP隧道音频大地电磁测深法勘察实例。研究了音频大地电磁法在隧道勘察中的方法技术流程，形成一套针对山区隧道音频大地电磁勘察可行的方法技术与解释技术，为进一步在其它隧道进行推广应用提供参考。
关键词：音频大地电磁法；山区隧道；研究与应用；
1引言
从山区隧道的实际情况出发，选用的地球物理勘察方法需要具有勘探深度大、勘探效果好、工作效率高，能适应特殊地形等优点。音频大地电磁测深法（AMT）具有以下特点：一是利用天然场源，无近场效应影响，静态效应影响较小，仪器轻便，适用于地形、气候条件恶劣的山区使用；其二是观测频带宽，探测深度大适合山区隧道工程勘察；其三是它是张量测量，对二维构造反映比较逼真；其四是具有多种观测手段（TE、TM），能较真实的反映地质规律；其五是工作效率高、不受通讯条件约束且能实时获得成像结果。因此，AMT 法逐渐成为山区隧道地球物理勘察的主要方法。
2音频大地电磁法理论基础
大地电磁法（Magnetotelluric method），最早由前苏联学者 Tikhonov和法国学者 L.Cagniard分别独立提出，奠定了其理论基础。大地电磁测深法的起步阶段，野外观测仅观测Ex和Hy，属于标量观测，在资料处理时估算标量阻抗，反演解释使用手工量板法。该方法没有考虑二维构造的影响，因而相同频率下计算的视电阻率及阻抗相位很分散，实测结果与野外布极方位有关，不同的布极方位所得的数据曲线存在较大差异。Sims W E提出张量阻抗分析方法来解决二维模型问题，即在每个测点观测Ex、Ey、Hx、Hy和 Hz 五个分量。张量阻抗分析的提出，使大地电磁理论研究取得突破性进展。同时，计算机技术的发展使大地电磁资料处理及解释技术完成了从定性或半定量解释到定量解释的跨越式发展。Gamble为消除噪声误差，提出了远道参考法，在与探测点相距4.8km处设立参考点，并同时在参考点和探测点进行大地电磁测量，只要参考点的磁场噪声与探测点的电、磁通道中的噪声不相关，即可获得真实的张量阻抗估计值。
音频大地电磁测深法（Audio-frequency Magnetotellutric，简称 AMT）是大地电磁测深法(Magnetotellutric Sounding，简称 MT）的一个分支，其场源为地球自有磁场与太空高能粒子流等传播至地球与其磁场交汇产生的天然交变电磁场，可用电偶极子、磁偶极子、接地的供电线AB 或不接地的回线圈等效，通俗的讲音频大地电磁场源可近似看作在地球上空架设一根电线来提供。天然场源产生的交变电磁场以平面波的形式进入地下介质（音频大地电磁法及大地电磁法基本的两点假设之一），由于电磁感应作用，可通过在地面测量电磁场的值的变化，来获得地下地质体的电性分布情况。同时，地下地质体对电磁场具有吸收作用，频率不同则电磁场的穿透深度也不同。因此，可通过研究不同频率的电磁场响应，来获取不同深度地质体的电性特征。以进行隧道地层定性分析和地质解释工作。
AMT法九绵高速WLP隧道应用
拟建九寨沟至绵阳高速公路K线WLP 隧道位于四川省平武县境内，隧道进口位于平武县龙安镇青玉村，出口位于平武县水田乡五里村。该隧道为双向分离式越岭隧道，左线起止桩号为：ZK146014~ZK150680，全长 4666m，最大埋深 811m；右线起止桩号为：K146009~K150622，全长 4613m，最大埋深 815m。
为查明隧道洞身岩性界限及其它不良工程地质问题，依据勘察作业大纲，在隧道轴线K146180～K150470 段开展工程物探工作。
3.1 研究区地貌及地质概况
研究区地处盆周山区，场区附近山岭标高1686～2125m，隧道进口北侧0.9Km 涪江河床标高820m，隧道出口溪沟沟床标高1086m，切割深度约866~1039m。隧道进口位于斜坡中下部，斜坡平面呈裙边状，整体坡度30～35°，局部可达45°，路线右侧为小型“V”型溪沟。隧道出口位于“U”型河谷左岸斜坡，斜坡平面呈裙边状，整体坡度20～25°。隧址区基岩仅坡顶陡崖处大面积裸露，其余段落零星裸露，斜坡大部分被碎石及粉质粘土覆盖层，且植被茂盛。
隧址区洞身穿越地质构造、地层岩性较复杂，场地出露地层有新生界第四系全新统崩坡积层(Q4c+dl)、滑坡堆积层(Q4del)、坡残积层(Q4dl+el)、冲洪积层(Q4al+pl)、上中生界三叠系下统罗让沟组(T1lr)、上古生界二叠系上统叠山组(P2ds)、上古生界泥盆系危关组上段(Dw2)、上古生界泥盆系危关组下段(Dw1)、下古生界志留系茂县群下段(Sm1)和断层构造岩。。
3.2 研究区地球物理特征
基于地下介质的电性差异来划分岩性及隐伏构造是大地电磁测深法勘察的理论基础。通过实测数据的反演可得到视电阻率剖面图，分析其电性参数的差异来对地下岩性及构造体的识别与划分，进而从宏观上对研究区的地质情况进行描述。地下岩层的矿物成分、岩石的结构及含水情况等是影响电阻率的主要因素。正式开展音频大地电磁测深勘察之前，应先在测线通过的区域内选择基岩出露处进行物性测试工作。通过对研究区部分岩石样本的分析并结合经验统计，可大致了解地下岩石的电阻率信息。
3.3研究区物探成果图异常解释及推断
研究区主要穿过上中生界三叠系下统罗让沟组(T1lr) 、上古生界二叠系上统叠山组(P2ds)、上古生界泥盆系危关组上段(Dw2)、上古生界泥盆系危关组下段(Dw1)、下古生界志留系茂县群下段(Sm1)。岩性主要以灰岩、绢云千枚岩为主，夹变质砂岩。根据前期地质资料及现场调查，研究区域存在多条断层破碎带且发育多条较大型的层间剪切破碎带，岩体呈鳞片状，叠瓦状绕曲变形，石英布丁呈线状定向排列，破碎带内岩质极软，遇水变形较大。断层构造与基岩具较明显的电性差异，灰岩及千枚岩电阻率高，断层破碎带电阻率低，在电阻率断面图中，可利用电阻率差异对断层构造进行较好的区分。
3.4WLP隧道AMT勘察结论及建议
WLP隧道主要穿过岩性为灰岩、绢云千枚岩夹变质砂岩，且存在多条断层破碎带且发育多条较大型的层间剪切破碎带。根据物探资料推测，全线为V类视电阻率异常，局部为IV 电阻率异常。建议在后续工作中应对重点异常区域（K146439～K146555、K146861～K146977、K147295～K147458、K147786～K147846、K148388～K148477、K148654～K148748、
K149+652～K149720及隧道进出口段）加强防护措施。WLP 隧道的AMT勘察结果揭示了断层构造的低阻异常，与该模型的正演响应基本吻合，从而验证验证了AMT方法的有效性。
结束语
本文结合九绵高速WLP 隧道AMT 法勘探实例，对实测资料进行处理及反演解释，基本查明隧道洞身范围内的地质构造。从测点的选择及布设、平行测试、物性测试和资料的处理等方面总结了 AMT 野外测量及资料处理的方法技术，并在其他工区进行了推广应用。从正演模拟到实际工区的反演解释，AMT方法能够很好的适应起伏地形，同时对隐伏构造、地层岩性等地下地质体有较好的分辨率，为进一步在其它隧道进行推广应用提供参考。
参考文献
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