電磁波層析成像技術(shù)在邊坡工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

楊振杰

1 引言

世界各國對電磁波層析成像技術(shù)的研究較早，在20世紀初期，很多國家就已經(jīng)開始對電磁波層析成像技術(shù)進行了研究。我國在20世紀末期，部分高校才開始運用電磁波層析成像技術(shù)，通過對其進行不斷的實踐和發(fā)展，電磁波層析成像技術(shù)已經(jīng)被廣泛的運用于礦產(chǎn)資源、石油和天然氣的勘探中。針對我國地質(zhì)條件多樣的情況，運用電磁波層析成像技術(shù)，能夠有效的推動為我國地質(zhì)勘察工作的發(fā)展。

2 電磁波層析成像技術(shù)概述

電磁波勘探技術(shù)，是通過采集電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度等數(shù)據(jù)，對勘察區(qū)域的地質(zhì)和巖層情況進行分析和判斷的一種技術(shù)。當(dāng)運用電磁波技術(shù)對礦產(chǎn)資源、水資源和巖石等進行勘查時，電磁波的傳播會由于介質(zhì)的不同而受到阻礙，而此時，電磁波衰減數(shù)據(jù)將會顯示出來。通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，能夠判斷該區(qū)域是否存在相應(yīng)的資源，還能夠?qū)υ搮^(qū)域的巖層的具體情況進行分析，可以將巖體的堅硬程度和完成性通過電磁波層析成像技術(shù)顯示出來。

因此，通過運用電磁波層析成像技術(shù)對某工程區(qū)域的地質(zhì)情況進行勘察，能夠判斷該區(qū)域的地質(zhì)情況是否會對工程實施造成不利影響，能夠針對該區(qū)域地質(zhì)的具體情況，制定合理的應(yīng)對措施。具體來說，在工程項目施工前期，勘察人員可以通過運用電磁波層析成像技術(shù)，對區(qū)域內(nèi)的山體進行發(fā)射一定頻率的電磁波，通過觀察和分析獲得的電磁波的變化情況，得到該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為工程的順利開展打下堅實的基礎(chǔ)。

3 工程區(qū)域地質(zhì)概況分析

該勘察區(qū)域的邊坡工程高度為110m，原為一座采石場，現(xiàn)已廢棄，坡頂高程在40～130m之間，擬在該邊坡區(qū)域建設(shè)一項大型工程項目，工程施工將影響到坡面內(nèi)約60m。該邊坡巖體的情況以及該區(qū)域的地質(zhì)條件，對該工程項目的順利實施具有重要的影響。例如，影響著工程建設(shè)的方法、工程規(guī)模和工程位置等的選擇?，F(xiàn)階段，該邊坡工程的上方存在著墜石和崩塌的危險，導(dǎo)致工程項目的實施過程中，存在著很大的危險因素，嚴重影響工程建設(shè)的安全性和可靠性。并且，復(fù)雜的地質(zhì)情況不僅影響著工程項目的順利實施，還影響著地質(zhì)勘察的有效性。如何選擇一種安全、有效、合理的勘察技術(shù)，是對該邊坡工程進行地質(zhì)勘察的關(guān)鍵。

該邊坡工程外露的地層主要為灰?guī)r，巖石內(nèi)部具有溶洞、溶溝等現(xiàn)象，沿著北東方向具有斷裂構(gòu)造，溶蝕裂隙帶發(fā)育，在裂隙帶內(nèi)存在水、溶洞內(nèi)存在粘性土，能夠?qū)﹄姶挪ㄔ斐伤p，為應(yīng)用電磁波層析成像技術(shù)提供了必要的基礎(chǔ)。

4 電磁波層析成像現(xiàn)場測試

在對勘察區(qū)域進行現(xiàn)場測試時，應(yīng)選擇科學(xué)合理的安全保障制度，在進行野外工作時，將測試所用到的設(shè)備放在合理的位置，圖1為電磁波層析成像野外工作示意圖，發(fā)射機和接收機的安放位置應(yīng)該選擇好，一般選擇在地質(zhì)條件較為穩(wěn)定和安全的區(qū)域。在對勘察區(qū)域進行采點鉆孔時：①應(yīng)該保證勘察人員的安全；②應(yīng)該對測試的數(shù)據(jù)進行及時準確的記錄，科學(xué)合理的分析獲得的數(shù)據(jù)。

圖1 電磁波層析成像野外工作示意圖

本工程在進行野外現(xiàn)場測試時，運用地下電磁波法采集系統(tǒng)進行勘察，接收機和發(fā)射機安裝在相應(yīng)的鉆孔內(nèi)，將發(fā)射機固定好，使接受機沿著孔內(nèi)上下移動掃描。根據(jù)該區(qū)域的實際情況，對現(xiàn)場測試中的各種參數(shù)進行確定，如表1中現(xiàn)場測試參數(shù)項目標(biāo)準確定所示。本次測試主要進行了10組孔間電磁波層析成像測試分析。

表1 現(xiàn)場測試參數(shù)項目標(biāo)準確定

5 電磁波層析成像地質(zhì)解釋

電磁波層析成像的地質(zhì)解釋，應(yīng)該根據(jù)對勘察區(qū)域內(nèi)介質(zhì)的吸收系數(shù)圖像進行分析，主要通過分析圖像中是否存在局部空間異常變化現(xiàn)象，通過對這些局部空間的異常變化現(xiàn)象，解釋勘察區(qū)域內(nèi)部的地質(zhì)情況，包括巖石裂隙區(qū)域、溶洞、溶蝕裂隙帶的范圍、形狀以及分布發(fā)育情況，還能夠通過吸收系數(shù)圖像中顯示的整體空間變化情況，對地質(zhì)內(nèi)部的完整性進行分析。

運用電磁波層析成像技術(shù)，在進行實際的地質(zhì)勘察時，能夠通過電磁波同步的測量曲線的變化情況，分析該區(qū)域的巖體是否完整以及破碎情況。如果曲線向左偏，說明電磁波在地層中傳播時的縮減情況較小，在該位置孔間的電磁波具有較小的相對吸收系數(shù)，該位置巖體的完整性較好。如果曲線向右偏，說明電磁波在地層中傳播時的縮減情況較大，在該位置孔間的電磁波的相對吸收系數(shù)較大，該位置巖體可能具有引起電磁波的相對吸收系數(shù)較大的裂隙和溶洞，該位置的巖體完成性較差。

6 結(jié)論及建議

6.1 結(jié)論

在對邊坡工程進行地質(zhì)勘察時，可以通過運用電磁波層析成像技術(shù)和鉆探技術(shù)相互結(jié)合的方式，通過鉆探驗證電磁波層析成像技術(shù)成果的可靠性。對勘察區(qū)域內(nèi)巖體中裂隙的發(fā)育程度、斷裂破碎帶和溶洞、溶溝的分布情況進行勘察，可以獲得較為準確的數(shù)據(jù)，具有較好的有效性、可行性和實用性。

通過分析該邊坡工程運用電磁波層析成像技術(shù)勘察獲得的數(shù)據(jù)和結(jié)果可知，在96～116m之間上方存在巖體裂隙和表層巖溶發(fā)育的情況，巖體情況為破碎-較破碎；在90～116m之間的巖體情況為完整-較破碎；在80～75m以下的位置，巖石較為完整。

6.2 建議

經(jīng)過研究表明，電磁波層析成像技術(shù)在實際工程勘察中具有較大的實用性，但是對某些敏感區(qū)域進行勘察時，并不能保證數(shù)據(jù)的完全精準，在經(jīng)過分析和計算以后，數(shù)據(jù)的精準性得到更大的影響。因此，應(yīng)該不斷對電磁波層析成像技術(shù)進行改進和完善，并在異常區(qū)域布置鉆探進行驗證。作為勘察中的重要手段，勘察設(shè)備的準確性是非常重要的，我國現(xiàn)階段的電磁波層析成像儀器發(fā)展仍然不夠完善，在未來的階段，我國應(yīng)該加強對電磁波層析成像儀器的改進和創(chuàng)新，從而不斷提升運用電磁波層析成像技術(shù)進行勘察的準確性。

7 結(jié)束語

將電磁波層析成像技術(shù)運用在邊坡工程地質(zhì)勘察中，具有較高的實用性，能夠獲得豐富的地質(zhì)信息，還具有較高的分辨率，和較為準確的地質(zhì)勘察結(jié)果，可以為工程建設(shè)的開展提供準確可靠的依據(jù)。

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