华蓥山隧道右线进口瞬变电磁法超前探测报告
右线进口（30）
渝广高速公路TJ-2标华蓥山隧道右线进口K25+173～K25+273瞬变电磁法
超前地质预报报告
*************公司
二〇一五年十月十七日
项目名称：京昆高速公路复线重庆至广安（重庆段）土建工程第二分部华蓥山隧道综合预报及水文长观工程
数据采集：助理工程师
助理工程师
助理工程师
报告编写：助理工程师
复核：教授级高工
审核：研究员
*************公司
二〇一五年十月十七日
目录
一、工作概况 (1)
二、瞬变电磁法基本原理 (1)
三、测点布置及施工方法 (2)
四、现场工程地质分析 (3)
五、瞬变电磁法的资料解释 (4)
六、结论及建议 (6)
渝广高速公路TJ-2标华蓥山隧道右线进口 K25+173～K25+273瞬变电磁法超前地质预报报告
一、工作概况
2015年10月16日，我单位对渝广高速公路总承包部土建二分部负责施工的华蓥山隧道右线进口掌子面K25+173m 处进行了瞬变电磁法超前探测工作，其目的在于：查明掌子面前方赋水情况。现场状况：掌子面岩性以页岩为主，层理发育，围岩整体性好，掌子面超前水平钻孔有水流出，涌水清澈无色，水量15m 3/h 左右。 二、瞬变电磁法基本原理
瞬变电磁法的激励场源主要有两种，一种是回线形式（或载流线圈）的磁源，另一种是接地电极形式的电流源。下面以均匀大地的瞬变电磁响应为例，来讨论回线形式磁偶源激发的瞬变电磁场，从而阐述瞬变电磁法测深的基本理论。
在导电率为σ、导磁率为μ的均匀各向同性大地表面敷设面积为S 的矩形发射回线在回线中供以阶跃脉冲电流
?
??≥<=000
)(t t I t I （1）
在电流断开之前（0 在t=0时刻，将电流突然断开，由该电流产生的磁场也立即消失。一次磁场的这一剧烈变化通过空气和地下导电介质传至回线周围的大地中，并在大地中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场、使空间的磁场不会即刻消失。 图1 矩形框磁力线 由于介质的欧姆损耗，这一感应电流将迅速衰减，由它产生的磁场也随之迅速衰减，这种迅速衰减的磁场又在其周围的地下介质中感应出新的强度更弱的涡流。这一过程继续下去，直至大地的欧姆损耗将磁场能量消耗完毕为止。这便是大地中的瞬变电磁过程，伴随这一过程存在的电磁场便是大地的瞬变电磁场。 r/bm r/bm r/bm r/bm t/σ=1.6 图2 穿过Tx 中心的横断面内电流密度等值线 三、测点布置及施工方法 本次瞬变电磁法勘探仪器采用********公司自主研发的YCS1024矿用本安型瞬变电磁仪，装置形式采用多匝重叠回线装置，发射线框采用多匝1.5m×1.5m 矩形回线。本次探测分纵向和横向两种方式扫描，纵向方向扫描上下各60°范围，每10°一个测点，共13个测点；横向方向扫描左右各60° 范围，每10°一个测点，共13个测点，具体测点探测方式示意图如下： 图3 掌子面纵向扇形探测示意图 图4 掌子面横向扇形探测示意图 四、现场工程地质分析 本次探测时，华蓥山隧道的掌子面里程为K25+173m，掌子面岩性以页岩为主，层理发育，围岩整体性好，掌子面超前水平钻孔有水流出，涌水清澈无色，水量15m3/h左右。 图5 掌子面现场照片 五、瞬变电磁法的资料解释 瞬变电磁法的资料解释步骤是首先对采集到的数据进行去噪处理，根据晚期场公式计算视电阻率曲线，然后进行时深转换处理，得到各测线视电阻率断面图。最后，根据探测区域的地球物理特征、TEM响应的时间特性和空间分布特征并结合地质资料进行综合解释，划分地层富水区范围。 图6 瞬变电磁数据处理流程 （一）、纵向扇形探测情况 图7 纵向扇形探测视电阻率等值线图 野外采集数据经过数据编辑、滤波处理、视电阻率计算、时深转换等步骤，可得如图7视电阻率等值线图。由图7可知（掌子面前方30m盲区除外），现掌子面正前方30～35m段（红线圈定区域）视电阻率相对较低，结合地质资料及现场情况分析，推测该掘进段富水性强，充水裂隙发育。现掌子面正前方48-68m段（红线圈定区域）视电阻率相对较低，推测该区域岩体潮湿，当巷道掘进至该区域时可能出现拱顶淋水或裂隙渗水现象。 （二）、横向扇形探测（仰角0°）探测情况 野外采集数据经过数据编辑、滤波处理、视电阻率计算、时深转换等步骤，可得如下图8视电阻率等值线图。由图8可知，掌子面正前方30～38m段（红线圈定区域）视电阻率相对较低，结合地质资料及现场情况分 析，推测该掘进段富水性强，充水裂隙发育。掌子面正前方50～70m段、80-88m段（红线圈定区域）视电阻率相对较低，推测该区域岩体潮湿，当巷道掘进至该区域时可能出现拱顶淋水或裂隙渗水现象。具体异常分布区域见图8的标注。 图8 横向扇形探测（仰角0°）视电阻率等值线图 六、结论及建议 1、综合物探成果和地质资料分析，可推测得出如下结论： 现掌子面正前方30～38m段视电阻率相对较低，结合地质资料及现场情况分析，推测该掘进段富水性强，充水裂隙发育。掌子面正前方48～70m 段、80-88m段视电阻率相对较低，推测该区域岩体潮湿，当巷道掘进至该区域时可能出现拱顶淋水或裂隙渗水现象。综上所述，在掘进到上述区域附近时即桩号K25+203～K25+211段、K25+221～K25+243段、K25+253～K25+261段施工可能发生涌水量较大等险情，建议在加深炮孔的基础上施做超前水平钻，以探明前方水源发育情况及水量等地质情况后再施工。 2、从探测效果看，掌子面附近有台车等机电设备，对感应二次电磁场造成了一定的干扰，从而影响到了探测的准确性。本次探测取得了初步的效果。但是任何物探技术手段都存在一定多解性和局限性。瞬变电磁法探 测要与地质分析、地质钻探相结合，根据现场具体水文地质情况综合分析，尽量降低物探资料的多解性。 3、建议在物探异常区，应超前钻探验证物探结果的准确性，尤其是在施工经过受岩溶或裂隙发育影响的K25+203～K25+211段，应优化施工工艺，小药量的短掘短进、加强超前支护，做好防突泥、防突水、防坍塌等相关应急措施。 4、施工中如出现涌水量突变的情况，应及时撤离人员，并向有关领导汇报。