电磁波层析成像技术在昆明地铁岩溶勘查中的应用

何思璇，王时平

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051)

以往常规的岩溶工程地质勘探是在地质调绘、地面物探基础上，实施机动钻探为主的勘查方法。由于城市环境周边建筑物密集、地面交通繁忙、地下管线复杂等原因，常规以钻探为主的岩溶工程地质勘探方法难以做到全覆盖，加上各种电磁噪声无处不在，使得传统的物探方法物性干扰极大，难以获取理想的岩溶勘探数据。因此，利用钻孔电磁波(CT)层析成像技术，对城市地下轨道交通岩溶工程地质勘探中发挥了很好的作用，该技术在昆明地铁苏家塘站岩溶探测中的应用就是一个较好实例。

1 钻孔电磁波CT技术的原理和方法

1.1 基本原理

电磁波CT即用无线电波为物理手段对地质体进行成像，其根本出发点是基于惠更斯原理。从麦克斯韦方程组推导出电偶极子场，当电偶极子衍射效应可以忽略，测点与发射点距离足够远时，可以将电偶极子场作为辐射场。在辐射区内，介质中的电磁波传播路径可以用射线来描述。对于配置半波偶极子天线的电磁波仪，其辐射场的场强可表达为：

(1)

由公式(1)可以推导出：

(2)

其中，E0为初始辐射常数；R为射线长度(m)；β为吸收系数(Neper/m)；f(θ)为方向因子函数；D为两孔间的水平距离(m)；

吸收系数β是反映介质电磁特性的一个参数。一般来说，β值越小，介质对电磁波的吸收就越小；反之，β值越大，介质对电磁波的吸收就越强。我们通过对实测电磁场强进行处理，重构射线所扫描的区域内岩体介质电磁波吸收系数分布，从而确定异常的位置、空间分布和形态。……