AMT在贵阳轨道交通二号线某隧道勘探中的应用

徐鸿

摘要：AMT是一种天然源频率域测深方法，勘探深度适中、分辨率高、工效高成本低廉，在工程物探中是一种行之有效的方法。通过对AMT法的原理、资料处理、二维反演解释的介绍，结合在贵阳轨道交通二号线某隧道的勘查效果，预测隧道断裂构造和岩溶的发育情况，为后续的施工提供了可靠的技术支持和工程保障。

关键词：AMT；隧道勘探；二维反演

1.引言

“贵阳市轨道交通2号线二期工程富源北站一森林公园站区间”场地存在断裂、岩溶等不良地质现象。因不良地质体的规模尺度，空间位置尚不明晰，存在安全隐患，为了避免施工风险和预防施工过程中可能出现的地质灾害，采用AMT（音频大地电磁法）对该段断裂构造和岩溶的发育情况进行勘测，为后续的施工提供了可靠的技术支持和工程保障。

2.地质及地球物理特征

2.1地质特征

勘查区位于扬子准地台黔中腹地贵阳复杂构造变形区，具体位置为贵阳向斜轴部北端东侧，地质构造较复杂。

工作区岩性特征由第四系覆盖层和基岩组成。基岩由老到新为石炭系下统黄龙摆佐（C₁h+b）、二叠系下统梁山组（P₁1）、二叠系下统栖霞组（P₁q）、二叠系下统茅口组（P₁m）、二叠系中统龙潭组第一段（P₃lt1）、二叠系中统龙潭组第二段（P₂lt2）、二叠系中统龙潭组第三段（P₂lt3）、三叠系下统大冶组（T₁d）、三叠系下统安顺组（T₁a），共计9个地质单元。现按由老至新分述如下：

（1）石炭系下统黄龙摆佐组（C₁h+b）：为深灰、灰色中厚一厚层块状粉晶白云岩、白云质灰岩。

（2）二叠系下统梁山组（P₁1）：为褐黄、灰黄色薄到中厚层粉砂质粘土岩、粘土岩、局部夹灰黄色中厚层细砂岩。

（3）二叠系下统栖霞组（P₁q）：为灰色、深灰色中厚一厚层块状细一中晶灰岩、白云质灰岩，常发育泥质条带和白云质斑块。

（4）二叠系下统茅口组（P₁m）：为灰白色、白色中厚—厚层块状细一中晶白云岩、白云质灰岩、底部为深灰色中厚一厚层块状粉晶灰岩。

（5）二叠系中统龙潭组第一段（P₂ltl）：为褐黄、灰黄色薄到中厚層粉砂质粘土岩、页岩、细砂岩。

（6）二叠系中统龙潭组第二段（P₂h2）：为深灰、灰色中厚—厚层块状含燧石团块泥一粉晶灰岩、泥质灰岩。

（7）二叠系中统龙潭组第三段（P₂lt3）：为褐黄、灰黄色薄到中厚层粉砂质粘土岩、页岩、细砂岩。上部岩质粘土岩或劣质煤。

（8）三叠系下统大冶组（T₁d）：为浅灰、灰、深灰色薄至中厚层粉晶灰岩、白云质灰岩。

（9）三叠系下统安顺组（T₁a）：为浅灰、灰色中厚一厚层块状细一中晶白云岩。顶部间夹褐黄色、黄色薄至中厚层粉砂岩、粉砂质粘土岩、细砂岩。

2.2地球物理特征

工作区的介质的电性情况：工作区内覆盖层，断层，灰岩，白云岩，页岩，煤层存在一定的电性（如电阻率或电导率等）差异，表现为电阻率大小不同。表层覆盖层表现为低阻异常；较完整的灰岩和白云岩表现为高阻异常；断裂破碎带因岩石破碎，充泥、充水等，电阻率相对围岩降低，表现为低阻异常；页岩、煤层表现为低阻异常；岩溶和采空区充水、充泥表现为低阻异常，没充填表现为高阻异常。这为该区开展大地电磁法工作提供了良好的地球物理前提。但由于各.种介质的电阻率除本身的电性特征外，还受多种外界因素的影响，如湿度，温度，孔隙度等，所以通过其他资料的协助对该地区的地质情况进行针对性的分析，并完成最终解释报告。

3.AMT的原理、资料处理及应用

3.1原理

AMT是一种频域电磁测深法。它根据电磁波不同频率的趋肤深度达到测深目的，用测量相互正交的电场和磁场分量计算卡尼亚视电阻率。

式中：f-频率；Ex-电场分量振幅；Hy-水平磁场分量振幅；AMT采用的天然场源，沿测线逐点观测电场分量EX和与之正交的水平磁场分量HY振幅和相位，进而计算卡尼亚视电阻率和阻抗相位。在音频范围内接收不同频率信号，完成频率测深观测。

3.2资料处理与反演

（1）资料预处理

AMT的资料预处理包括曲线的圆滑编辑，静态校正以及为突出某些有用信息而作的特殊处理等。视电阻率与相位资料的编辑是由人机联做来完成的。编辑时以排列为单位，根据同一排列中视电阻率曲线形态变化不大且具有相似性的特点进行曲线对比编辑，保证了资料的编辑质量，尽可能地减少人为因素对原始资料的影响。

在电磁法勘探中，只要测量时有电场分量，则静态效应总是存在。其基本原理是：感应电流垂直穿过电性异常体时，在流入端和流出端会有电荷积累，两端电荷量大小相等，符号相反，从而在周围空间建立了一个静电场，并叠加在观测的电场分量中，使电场数据向上或向下移动一个常数，因而视电阻率曲线也沿纵轴在双对数坐标中发生上下平移，这种现象称为静态位移刚（如图1所示）。

静态效应会使测深曲线定量解释结果，无论电阻率或层厚度都产生误差；而在对视电阻率拟断面图作定性解释时，会误将静态效应推断为陡立的深大断裂或垂向大延深的异常体，因此，对静态效应作校正，消除或减小其影响，是AMT资料处理一项不可缺少的重要任务。静态校正处理主要经过曲线平移和空间滤波完成。

（2）资料反演

采用SCS2D软件模块对经过数据编辑圆滑处理后以一维bostiek反演结果作为初始模型进行二维反演得到二维反演结果，将上述程序反演生成的模型电阻率断面转换成Surfer网格化文件（或其它格式的文件），经编辑绘制成反演电阻率断面图，结合地质资料进行解释分析。

4.AMT在贵阳轨道交通二号线隧道中的应用

通过对该区AMT勘探，经过资料处理，反演，最终得到一条二维反演地电断面图和地质解释剖面图（图2二维反演、地质解释剖面图）。通过二维反演我们可以快速、便捷、形象、直观地显示物探资料及其地质解释。根据电阻率值得大小和组合形态，在这条电性断面图上，可以看到一个区域性断层构造F和四个岩体破碎带。通过对潜在隐患地带增设三个验证钻孔为后续的施工可能出现的涌水，突泥等危害提供了可靠的技术支持和工程保障。

5.结论

结合AMT反演地电断面图和地质资料，能有效和快速的查明了场区内不良地质体的空间分布以及发育特征，为隧道的施工提供有力的地质依据。表面AMT在隧道勘探方面是一种经济高效的手段，这对贵阳地区隧道勘察具有很好推广意义。随着科技的进步，和资料处理的完善，相信AMT会在更多领域发挥更大的作用。