范祥泰， 張志厚*， 蘇建坤， 丁 可， 劉鵬飛， 石澤玉

(1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 成都 611756；2.云南航天工程物探檢測(cè)股份有限公司， 昆明 650217)

大地電磁測(cè)深(magnetotelluric ，MT)法是一種通過(guò)測(cè)量地表電場(chǎng)和磁場(chǎng)在較寬頻率范圍內(nèi)的變化來(lái)估計(jì)地下電阻率分布的物探方法[1-2]，目前被廣泛應(yīng)用于深層勘探如油氣與地?zé)豳Y源勘探、地球深部探測(cè)、地震預(yù)報(bào)等領(lǐng)域[3-12]，并取得了豐碩的研究成果。當(dāng)前對(duì)于MT法的研究，國(guó)外仍集中于深層地質(zhì)體探測(cè)方面；近年來(lái)隨著中國(guó)工程建設(shè)的飛速發(fā)展，該方法越來(lái)越多地應(yīng)用于工程勘察領(lǐng)域以探測(cè)中深部地質(zhì)體，并在隱伏構(gòu)造的探測(cè)中取得了較好的應(yīng)用效果[13-14]。例如，周振廣[15]應(yīng)用大地電磁測(cè)深法查明了北天山中西部輸水隧洞某段的隱伏斷層及其破碎帶，其對(duì)于基巖埋深和斷層破碎帶的解釋成果與鉆探資料基本一致。高伊航等[16]利用MT法探測(cè)濰坊濱海區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，獲得了研究區(qū)隱伏斷裂的位置、性質(zhì)及空間展布并劃分出9條隱伏斷裂。馮建新等[17]對(duì)典型的隱伏構(gòu)造進(jìn)行了大地電磁場(chǎng)的數(shù)值模擬，系統(tǒng)地分析了地質(zhì)體與正演響應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而為實(shí)際工程解譯提供有力的支撐。肖想等[18]應(yīng)用大地電磁測(cè)深法基本查明了綿九高速公路大康2號(hào)隧道巖土層分布情況，構(gòu)造破碎帶及裂隙密集帶發(fā)育位置、展布范圍及產(chǎn)狀，巖溶發(fā)育區(qū)位置及展布范圍。

此外，工程勘察中通常也采用地質(zhì)雷達(dá)法[19-21]、高密度電法[22-32]、聯(lián)合剖面法[33-34]、地震波法[35-36]等物探方法探測(cè)隱伏構(gòu)造。但地質(zhì)雷達(dá)法、高密度電法、聯(lián)合剖面法勘探深度有限，因此中外普遍采用電磁測(cè)深法和地震反射波法探測(cè)中深部隱伏構(gòu)造[37]。地震反射波法一般用于地形較為平緩、地層分布較均勻地區(qū)的深部大地構(gòu)造和石油勘探研究，在地形切割嚴(yán)重、地層產(chǎn)狀較陡的地區(qū)由于不易采集到反射波的信號(hào)，因此勘探效果較差[38]，難以適用于山區(qū)深埋隧道隱伏構(gòu)造的探測(cè)。電磁測(cè)深法中，可控源音頻大地電磁測(cè)深法和瞬變電磁法設(shè)備笨重，采集數(shù)據(jù)效率低，難以在交通不便的山區(qū)使用。而MT法克服了山地勘探不便的問(wèn)題[39]，并且其靈活輕便的電磁設(shè)備不僅降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約成本，還可填補(bǔ)其他中深部物探方法實(shí)施困難地區(qū)的資料空白。除此之外，MT法不受高阻層屏蔽、對(duì)低阻層較敏感、抗干擾能力強(qiáng)、場(chǎng)源頻率豐富，能夠在宏觀上反映中深部地層的起伏情況與分布特征，可對(duì)巖性復(fù)雜區(qū)的構(gòu)造進(jìn)行準(zhǔn)確判識(shí)[40-43]。

安石隧道為山區(qū)深埋隧道，具有長(zhǎng)大深埋、地表起伏大等特點(diǎn)，除MT法以外其他物探方法難以適用，并且山區(qū)深埋隧道隱伏構(gòu)造具有極強(qiáng)的致災(zāi)性，但是當(dāng)前鮮有文獻(xiàn)聚焦于山區(qū)深埋隧道隱伏構(gòu)造勘探方面的研究工作，因此選用MT法對(duì)安石隧道隱伏構(gòu)造進(jìn)行勘探，并通過(guò)鉆探結(jié)果對(duì)物探成果進(jìn)行驗(yàn)證，研究該技術(shù)在山區(qū)深埋隧道隱伏構(gòu)造探測(cè)中的實(shí)用性與有效性。

1 地質(zhì)背景

安石隧道位于鳳慶縣鳳山鎮(zhèn)安石村至勐佑鎮(zhèn)中和村，為分離式特長(zhǎng)隧道，隧道總體軸線方向約278°。左線隧道起訖樁號(hào)K38+265～K43+603，全長(zhǎng)5 338 m，設(shè)計(jì)高程為1 861.75～1 812.24 m，最大埋深約453.11 m，位于K40+520處；右線隧道起訖樁號(hào)K38+330～K43+593，全長(zhǎng)5 263 m，設(shè)計(jì)高程為1 863.15～1 812.44 m，最大埋深約449.81 m，位于K40+540處。截至對(duì)安石隧道隱伏構(gòu)造進(jìn)行勘探時(shí)，隧道左幅從K43+603開(kāi)挖至K42+976.6，右幅從K43+593開(kāi)挖至K42+951.6。

安石隧道洞口上部為連續(xù)上坡，隧道軸線距區(qū)域性的昌寧斷裂約7.5 km，距瀾滄江斷裂約30 km，斷層之間巖漿活動(dòng)和區(qū)域變質(zhì)作用強(qiáng)烈。隧址區(qū)位于前奧陶系變質(zhì)巖巖體與燕山早期花崗巖巖體接觸區(qū)帶內(nèi)，未穿越區(qū)域性斷裂、褶皺，如圖1所示。

本次物探工作在安石隧道某工段進(jìn)行，測(cè)區(qū)屬低中山地貌，地形起伏較大，如圖2所示。山體地勢(shì)較緩，植被發(fā)育，隧道進(jìn)、出口處山坡均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。測(cè)區(qū)水系屬瀾滄江水系，區(qū)域內(nèi)年平均降雨量1 500 mm以上，地下水來(lái)自大氣降雨，其動(dòng)態(tài)運(yùn)移受氣象水文、地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響和控制。地下水的補(bǔ)給與降雨等密切相關(guān)，排泄總體上與地形地表水文網(wǎng)相一致。地下水主要通過(guò)巖性接觸帶、裂隙密集帶、層理、節(jié)理、劈理等結(jié)構(gòu)面往北西側(cè)羊橋河、南東側(cè)黃草壩河排泄，按地下水賦存條件可分為松散層孔隙水、基巖裂隙水兩類(lèi)。

圖2 測(cè)區(qū)地形地貌圖Fig.2 Topographic map of survey area

由現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查可知，隧址區(qū)主要巖性為石英片巖、絹云母石英片巖、云母片巖。巖體風(fēng)化破碎程度與富水性不一，遇水軟化及力學(xué)強(qiáng)度差異明顯，軟硬相間，具有明顯的電阻率差異。這種地下介質(zhì)之間明顯的電性差異有利于MT法開(kāi)展工作?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)掌子面附近圍巖破碎，呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，巖石礦物定向排列，片理發(fā)育，受構(gòu)造擠壓作用明顯。

2 大地電磁測(cè)深法工作原理

大地電磁測(cè)深法的基本原理是不同頻率的電磁波在地下介質(zhì)中的傳播具有不同的趨膚深度[44]。當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)的電阻率一定時(shí)，電磁場(chǎng)的頻率越高，探測(cè)深度越小；反之，電磁場(chǎng)的頻率越低，則探測(cè)深度越大，如圖3所示。一般把電磁波在地下介質(zhì)傳播中振幅衰減到地面處幅值1/e(約0.37)時(shí)的深度定義為趨膚深度δ，表達(dá)式為

(1)

式(1)中：f為電磁場(chǎng)諧變的頻率；ρ為地下介質(zhì)的電阻率。當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)的電阻率一定時(shí)，高頻的大地電磁場(chǎng)分量由于其趨膚深度較小，因此主要反映了淺部的電阻率信息；低頻的大地電磁場(chǎng)分量由于其趨膚深度較大，因此主要反映了深部的電阻率信息。

在實(shí)際工作中，通過(guò)儀器測(cè)量地表不同頻率的電磁響應(yīng)時(shí)間序列，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到地下介質(zhì)隨深度變化的電阻率信息，再把觀測(cè)資料與不同模型的理論響應(yīng)對(duì)比，研究地下介質(zhì)不同深度范圍的電性結(jié)構(gòu)特征。

H為磁場(chǎng)；E為電場(chǎng)圖3 不同頻率的電磁波場(chǎng)在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播規(guī)律示意圖Fig.3 Schematic diagram of the propagation law of electromagnetic fields of different frequencies in conductive media

3 野外工作方法

3.1 測(cè)線布置

為了查明安石隧道掌子面前方及上方是否存在隱伏構(gòu)造，以右幅隧道K42+750～K43+000段軸線在地表的投影為L(zhǎng)1，在其左側(cè)40 m的平面內(nèi)，平行右幅隧道軸線布置測(cè)線L2～L5，點(diǎn)距10 m，線距10 m，在地表形成一個(gè)40 m×250 m的探測(cè)網(wǎng)格，該網(wǎng)格共有測(cè)點(diǎn)130個(gè)，如圖4所示。

圖4 測(cè)線與鉆孔布置示意圖Fig.4 Schematic diagram of measuring line and drilling arrangement

3.2 野外采集

高精度的數(shù)據(jù)采集是地球物理反演與解譯的基礎(chǔ)。若有效觀測(cè)信息存在干擾大、精度低等問(wèn)題，則任何科學(xué)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)都難以彌補(bǔ)其對(duì)最終結(jié)果所造成的影響，因此穩(wěn)定、高精度的MT數(shù)據(jù)采集設(shè)備是信息獲取的前提。

本次大地電磁測(cè)深工作使用的儀器為Geode EM3D三維張量電磁勘探系統(tǒng)，如圖5所示。該系統(tǒng)通過(guò)采集天然電磁場(chǎng)，或在一定距離的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)觀測(cè)可控源電磁場(chǎng)，其采集頻點(diǎn)數(shù)高達(dá)160個(gè)，相比EH4系統(tǒng)縱向分辨率更高。Geode EM3D的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置靈活，當(dāng)配置多個(gè)采集站點(diǎn)時(shí)，站點(diǎn)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連，由中央控制器統(tǒng)一設(shè)置采集參數(shù)，并可將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給中央控制器，能夠?qū)崟r(shí)顯示電磁信號(hào)，并查看視電阻率和相位曲線，控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。該系統(tǒng)可從單站6通道起，根據(jù)實(shí)際需要，逐步擴(kuò)展到最高240通道，具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)功能，并且多站測(cè)量的電極首尾相連一定程度上較少了地表電性不均勻引起的靜態(tài)效應(yīng)，因此其數(shù)據(jù)質(zhì)量相比現(xiàn)有同類(lèi)儀器數(shù)據(jù)質(zhì)量更高。Geode EM3D發(fā)射機(jī)采用疊加式設(shè)計(jì)，由10 kW功率模塊組合，根據(jù)任務(wù)要求和地質(zhì)條件，可疊加輸出20～50 kW等，提高信號(hào)強(qiáng)度，獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可靠、堅(jiān)實(shí)、耐用，適用于各種不同的地質(zhì)條件和比較惡劣的野外環(huán)境，可對(duì)斷裂(層)構(gòu)造、破碎帶、軟弱夾層、地下水、巖溶、空腔等進(jìn)行勘察，主要應(yīng)用于隧道(洞)、路基、庫(kù)區(qū)工程等地質(zhì)勘察中。

圖5 Geode EM3D電磁勘探系統(tǒng)示意圖Fig.5 Schematic diagram of the Geode EM3D electromagnetic exploration system

野外Geode EM3D數(shù)據(jù)采集方法如下。

(1)平行試驗(yàn)。在開(kāi)展工作的前一天做平行試驗(yàn)，如圖6所示。檢測(cè)儀器是否工作正常，兩個(gè)磁棒相隔5 m遠(yuǎn)，平行放在地面，兩個(gè)電偶極子也平行。觀測(cè)電場(chǎng)、磁場(chǎng)通道的時(shí)間序列信號(hào)，如果兩個(gè)方向通道的波形形態(tài)和強(qiáng)度均基本一致，說(shuō)明儀器工作正常。

圖6 Geode EM3D電磁勘探系統(tǒng)野外工作圖Fig.6 Field work diagram of the Geode EM3D electromagnetic exploration system

(2)布置測(cè)點(diǎn)。根據(jù)測(cè)線布設(shè)方案沿線路布設(shè)測(cè)點(diǎn)，工作中采用固定基站式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(real-time kinematic，RTK)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)定位。

(3)電極的布置。此次工作共用6個(gè)陶罐電極，每?jī)蓚€(gè)電極組成一個(gè)電偶極子，長(zhǎng)度依探測(cè)深度動(dòng)態(tài)設(shè)定，與測(cè)線方向一致的電偶極子叫X-dipole；與測(cè)線方向垂直的電偶極子叫做Y-dipole。

為了保證Y-dipole電偶極子的方向與X-dipole相互垂直，用羅盤(pán)儀確定方向，誤差在0.5°以內(nèi)；電偶極子的長(zhǎng)度用測(cè)繩測(cè)量，誤差在0.5 m以內(nèi)。

(4)磁棒布置。磁棒離前置放大器大于5 m；為消除人為干擾兩個(gè)磁棒埋在地下至少30 cm，用地質(zhì)羅盤(pán)定方向使其相互垂直，誤差控制在2°以內(nèi)且水平。所有的工作人員離開(kāi)磁棒至少10 m，盡量選擇遠(yuǎn)離房屋、電纜、大樹(shù)的地方布置磁棒。

(5)EM3D采集站布置。將EM3D采集站放置在平坦、易操作接線的地方，為了保護(hù)電、磁道前置放大器應(yīng)首先接地，遠(yuǎn)離磁棒至少10 m。

4 資料處理

4.1 基于光滑約束的最小二乘反演

MT法反演成像的過(guò)程就是觀測(cè)數(shù)據(jù)求取與其相對(duì)應(yīng)模型的過(guò)程。假設(shè)a為模型響應(yīng)向量，b為地下電阻率向量，f為正演響應(yīng)函數(shù)，則

a=f(b)

(2)

MT法反演成像問(wèn)題屬于不適定問(wèn)題，其反演結(jié)果不具有唯一性。反演中通常引入Tikhonov的正則化思想來(lái)提高解的穩(wěn)定性，改善解的非唯一性問(wèn)題。

Qβ(b)=η(b)+βR(b)

(3)

式(3)中：Qβ(b)為總目標(biāo)函數(shù)；β為正則化因子；η(b)為模型響應(yīng)與模型響應(yīng)之差的平方和；R(b)為穩(wěn)定器，這里采用基于先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖罟饣Ｐ图s束。

因此，MT法反演問(wèn)題的總目標(biāo)函數(shù)可以表示為

Qβ(b)=‖Ca[a-f(b)]‖2+

β‖Cb(b-bref)‖2

(4)

式(4)中：Ca為模型響應(yīng)權(quán)系數(shù)矩陣；Cb為光滑度矩陣；bref為先驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

首先對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行靜態(tài)效應(yīng)校正等預(yù)處理，隨后在反演計(jì)算中將Bostick反演結(jié)果作為初始模型，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行帶地形的基于光滑約束最小二乘反演，得到MT法剖面圖。

4.2 物探解譯

隱伏構(gòu)造是指被第四紀(jì)松散沉積物所覆蓋，或隱伏在表層基巖下面的地質(zhì)構(gòu)造[45]。若地下巖土體的完整程度較高，則電性特征表現(xiàn)為橫向上視電阻率比較均勻、變化較小，縱向上由于隨深度增加地下介質(zhì)的密度逐漸增加，視電阻率等值線將呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，形成若干條具有相似起伏程度的曲線。當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)中發(fā)育有斷裂、破碎帶等隱伏構(gòu)造時(shí)，則電性特征表現(xiàn)為橫向上視電阻率差異較大，縱向上視電阻率等值線將不再平行有規(guī)律，疏密程度上也會(huì)變化較大。

第四紀(jì)松散沉積層由于經(jīng)常受到大氣降水的影響，因此其含水率通常較高，電阻率一般相對(duì)較低；表層基巖的電阻率一般與自身的風(fēng)化程度和大氣降水有關(guān)，因此通常表現(xiàn)為高低相間的特征；隱伏斷裂或破碎帶的電阻率一般與圍巖電阻率、貫通性、含水率、填充物的電阻率、寬度等因素有關(guān)，因此其電性差異顯著，電阻率有可能高也有可能比較低，視電阻率等值線在橫向上不光滑，表現(xiàn)為突然上升或下降。基于以上依據(jù)可以推斷隱伏構(gòu)造是否存在并確定其位置。

對(duì)野外采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到沿測(cè)線L1～L5 MT法剖面圖(圖7)。圖7中紅色、橙色和黃色區(qū)域?yàn)橄鄬?duì)高阻區(qū)，代表該處巖土體相對(duì)致密，完整性好，裂隙不發(fā)育，導(dǎo)水能力較弱，含水量小；綠色為高低阻過(guò)渡帶，藍(lán)色為相對(duì)低阻區(qū)，代表該處巖土體含水或發(fā)生一定程度的風(fēng)化。

從整體上看，地表至標(biāo)高2 040 m左右，橫向上K42+750～K43+000范圍內(nèi)為視電阻率低值區(qū)域，且隨著深度增加，視電阻率逐漸升高。該范圍內(nèi)視電阻率的變化呈現(xiàn)出一定的似層狀規(guī)律，因此推斷該區(qū)域?yàn)榈谒募o(jì)松散沉積層，無(wú)隱伏構(gòu)造發(fā)育，低阻異常為第四紀(jì)松散沉積層和不同風(fēng)化程度基巖的綜合反映。越靠近地表，受大氣降水影響越大，風(fēng)化程度越強(qiáng)，巖土體越松散破碎，導(dǎo)水能力越強(qiáng)，視電阻率也就越低。在標(biāo)高2 040 m以下，橫向上K42+750～K43+000范圍內(nèi)地下巖土體視電阻率大致表現(xiàn)為低-高-局部低-高阻異常。視電阻率等值線不光滑，存在梯度帶異常，且在多處呈現(xiàn)圈閉狀的視電阻率異常區(qū)域，視電阻率變化較大，可能發(fā)育有隱伏構(gòu)造。橫向上K42+750～K42+800，縱向上1 700～2 100 m范圍內(nèi)為視電阻率低值區(qū)域，視電阻率變化較小，因此推斷該區(qū)域地下水豐富，貫通性較好。下面對(duì)各測(cè)線剖面的反演結(jié)果進(jìn)行解譯分析。

測(cè)線L1 MT法剖面圖中，橫向上K42+860～K42+990，縱向上1 760～2 020 m范圍內(nèi)存在視電阻率密集過(guò)渡帶，呈條帶狀分布，該異常帶處的視電阻率等值線比較密集，形狀均為下凸，且該處視電阻率相對(duì)周?chē)停Y(jié)合地質(zhì)資料，推測(cè)該處異常帶為破碎帶，寬度約5 m，巖體較破碎；橫向上K42+810～K42+890，縱向上1 700～2 040 m范圍內(nèi)存在低阻異常區(qū)域，呈條帶狀分布，該異常帶內(nèi)從上至下存在4個(gè)比較明顯的呈圈閉狀的低阻異常，視電阻率等值線的形狀均為下凸，推測(cè)該異常帶為破碎帶，寬度約8 m，巖體破碎，導(dǎo)水性較好，如圖7(a)所示。

測(cè)線L2 MT法剖面圖中，橫向上K42+860～K43+000，縱向上1 790～2 040 m范圍內(nèi)存在一系列呈串珠狀分布的高阻異常區(qū)，其中部阻值較低，推測(cè)該處發(fā)育有破碎帶，寬度約5 m，巖體較破碎，視電阻率的變化可能與導(dǎo)水程度以及填充物的電阻率有關(guān)；橫向上42+820～42+900，縱向上1 710～2 050 m范圍內(nèi)存在低阻異常區(qū)域，呈條帶狀分布，該異常帶內(nèi)由上至下存在四個(gè)低阻異常區(qū)域，且低阻異常區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)電阻率值也較低，因此推測(cè)低阻區(qū)之間已經(jīng)相互貫通。視電阻率等值線的形狀多為下凸，推測(cè)該異常帶為破碎帶，寬度約8 m，巖體破碎，導(dǎo)水性較好，如圖7(b)所示。

測(cè)線L3 MT法剖面圖中，橫向上K42+890～K42+980，縱向上1 830～2 030 m范圍內(nèi)存在低阻異常，呈條帶狀分布，該異常帶處的視電阻率等值線的形狀均為下凸，其視電阻率相對(duì)周?chē)?，推測(cè)為破碎帶，寬度約5 m，巖體破碎，導(dǎo)水性較好，如圖7(c)所示。

測(cè)線L4 MT法剖面圖中，橫向上K42+850～K42+990，縱向上1 750～2 050 m范圍內(nèi)存在低阻異常，呈條帶狀分布，該異常帶處的視電阻率等值線的形狀均為下凸，其視電阻率相對(duì)周?chē)?，推測(cè)該異常帶為破碎帶，寬度約5 m，巖體較破碎，如圖7(d)所示。

測(cè)線L5 MT法剖面圖中，橫向上K42+880～K42+970，縱向上1 830～2 030 m范圍內(nèi)存在視電阻率密集過(guò)渡帶，呈條帶狀分布，該異常帶處的視電阻率等值線比較密集，形狀均為下凸，其視電阻率相對(duì)周?chē)?，推測(cè)該處為破碎帶，寬度約5 m，巖體較破碎，如圖7(e)所示。

圖7 MT法剖面圖Fig.7 Profile of magnetotelluric sounding method

綜合分析沿測(cè)線L1～L5 MT法剖面圖可以看出，測(cè)線L1、L2 MT法剖面圖中大里程方向的破碎帶與測(cè)線L3、L4、L5 MT法剖面圖中的破碎帶在空間位置與展布形態(tài)上具有較好的一致性，且這五條測(cè)線之間相距較近，因此推斷上述破碎帶為同一條破碎帶F1，寬度約5 m。測(cè)線L1、L2 MT法剖面圖中小里程方向的破碎帶在其他剖面圖中沒(méi)有反映，因此推斷其為不同于破碎帶F1的另一條破碎帶F2，寬度約8 m，且展布規(guī)模小于F1。

5 鉆探驗(yàn)證

為了對(duì)MT法推斷的破碎帶F1、F2的存在性及位置進(jìn)行驗(yàn)證，將鉆孔1 (ZK1)布設(shè)于K42+952左13 m處，將鉆孔2 (ZK2)布設(shè)于K42+870左13 m處，如圖4所示。MT法成果與鉆探成果對(duì)比見(jiàn)表1、表2。ZK1與ZK2部分巖芯照片如圖8、圖9所示。綜合分析物探與鉆探成果可知：

表1 MT法成果與ZK1成果對(duì)比Table 1 The comparison between the results of MT method and the results of ZK1

表2 MT法成果與ZK2成果對(duì)比Table 2 The comparison between the results of MT method and the results of ZK2

(1)L1剖面中大里程方向的破碎帶F1寬度約5 m，ZK2鉆至地下95 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為破碎帶，如圖9(c)所示；小里程方向的破碎帶F2寬度約8 m，ZK2鉆至地下290 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為破碎帶，如圖9(e)所示。

(2)L2剖面中大里程方向的破碎帶F1寬度約5 m，ZK1鉆至地下180 m處到達(dá)該區(qū)域，得到的巖芯結(jié)果為破碎帶，如圖8(a)所示；ZK2鉆至地下90 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為破碎帶，如圖9(b)所示。小里程方向的破碎帶F2寬度約8 m，ZK2鉆至地下188 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為巖芯局部破碎，如圖9(d)所示。

(3)L3剖面中破碎帶F1寬度約5 m，ZK1鉆至地下210 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為巖芯局部破碎，如圖8(b)所示。

(4)L4剖面中破碎帶F1寬度約5 m，ZK1鉆至地下210 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為巖芯局部破碎，如圖8(b)所示；ZK2鉆至地下80 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為破碎帶，如圖9(a)所示。

(5)L5剖面中破碎帶F1寬度約5 m，ZK1鉆至地下220 m處到達(dá)該區(qū)域，鉆探結(jié)果為巖芯局部破碎，如圖8(c)所示。

(6)在破碎帶與局部破碎區(qū)域所采集到的巖芯巖質(zhì)軟，遇水軟化，巖體手捏即碎，富水性強(qiáng)。由于工作區(qū)位于構(gòu)造地質(zhì)作用強(qiáng)烈的區(qū)域，且調(diào)查中發(fā)現(xiàn)掌子面附近圍巖破碎，呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，巖石礦物定向排列，片理發(fā)育，受構(gòu)造擠壓作用明顯，并且從物探資料上可以看出巖芯破碎帶與局部破碎區(qū)域呈帶狀展布，導(dǎo)水性較好，空間展布規(guī)模較大，因此推斷破碎帶F1、F2由構(gòu)造擠壓剪切破壞導(dǎo)致，為構(gòu)造擠壓剪切破碎帶。

巖芯箱長(zhǎng)度為1 m圖8 ZK1部分巖芯照片F(xiàn)ig.8 Some core photos of ZK1

巖芯箱長(zhǎng)度為1 m圖9 ZK2部分巖芯照片F(xiàn)ig.9 Some core photos of ZK2

6 結(jié)論

針對(duì)山區(qū)深埋隧道長(zhǎng)大深埋、地表起伏大等特點(diǎn)，在適合探測(cè)中深部隱伏構(gòu)造的物探方法中優(yōu)選大地電磁測(cè)深法并將其用于安石隧道隱伏構(gòu)造的探測(cè)中，通過(guò)將物探成果與鉆探成果進(jìn)行對(duì)比，得出以下結(jié)論。

(1)大地電磁測(cè)深法能夠有效地查明山區(qū)深埋隧道隱伏構(gòu)造的空間展布形態(tài)并得到了鉆探結(jié)果的有力驗(yàn)證，為隧道安全施工與地質(zhì)災(zāi)害防治提供了重要的參考依據(jù)。

(2)本次大地電磁測(cè)深工作推斷并證實(shí)了隧道掌子面前方及上方存在與隧道軸線斜交的構(gòu)造擠壓剪切破碎帶F1、F2，且隧道已經(jīng)開(kāi)挖至該范圍內(nèi)。因此在隧道掘進(jìn)的過(guò)程中，要對(duì)該處工程地質(zhì)條件予以重視，必要時(shí)采取一定的安全防范措施，從而避免隧道地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

(3)在隧道掌子面前方140 m左右出現(xiàn)較大范圍視電阻率低值區(qū)域，推斷該處地下水較發(fā)育，貫通性較好。因此建議加強(qiáng)隧道后續(xù)施工開(kāi)挖綜合性超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整與地質(zhì)情況相適應(yīng)的施工方案及支護(hù)手段，確保隧道施工安全順利推進(jìn)。