電磁波層析成像技術在邊坡工程地質勘察中的應用

楊振杰

1 引言

世界各國對電磁波層析成像技術的研究較早，在20世紀初期，很多國家就已經開始對電磁波層析成像技術進行了研究。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，通過對其進行不斷的實踐和發展，電磁波層析成像技術已經被廣泛的運用于礦產資源、石油和天然氣的勘探中。針對我國地質條件多樣的情況，運用電磁波層析成像技術，能夠有效的推動為我國地質勘察工作的發展。

2 電磁波層析成像技術概述

電磁波勘探技術，是通過采集電磁波在不同介質中的傳播速度等數據，對勘察區域的地質和巖層情況進行分析和判斷的一種技術。當運用電磁波技術對礦產資源、水資源和巖石等進行勘查時，電磁波的傳播會由于介質的不同而受到阻礙，而此時，電磁波衰減數據將會顯示出來。通過對這些數據進行分析，能夠判斷該區域是否存在相應的資源，還能夠對該區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顯示出來。

因此，通過運用電磁波層析成像技術對某工程區域的地質情況進行勘察，能夠判斷該區域的地質情況是否會對工程實施造成不利影響，能夠針對該區域地質的具體情況，制定合理的應對措施。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，對區域內的山體進行發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，得到該區域內地質情況的內部結構，為工程的順利開展打下堅實的基礎。

3 工程區域地質概況分析

該勘察區域的邊坡工程高度為110m，原為一座采石場，現已廢棄，坡頂高程在40～130m之間，擬在該邊坡區域建設一項大型工程項目，工程施工將影響到坡面內約60m。該邊坡巖體的情況以及該區域的地質條件，對該工程項目的順利實施具有重要的影響。例如，影響著工程建設的方法、工程規模和工程位置等的選擇。現階段，該邊坡工程的上方存在著墜石和崩塌的危險，導致工程項目的實施過程中，存在著很大的危險因素，嚴重影響工程建設的安全性和可靠性。并且，復雜的地質情況不僅影響著工程項目的順利實施，還影響著地質勘察的有效性。如何選擇一種安全、有效、合理的勘察技術，是對該邊坡工程進行地質勘察的關鍵。

該邊坡工程外露的地層主要為灰巖，巖石內部具有溶洞、溶溝等現象，沿著北東方向具有斷裂構造，溶蝕裂隙帶發育，在裂隙帶內存在水、溶洞內存在粘性土，能夠對電磁波造成衰減，為應用電磁波層析成像技術提供了必要的基礎。

4 電磁波層析成像現場測試

在對勘察區域進行現場測試時，應選擇科學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，發射機和接收機的安放位置應該選擇好，一般選擇在地質條件較為穩定和安全的區域。在對勘察區域進行采點鉆孔時：①應該保證勘察人員的安全；②應該對測試的數據進行及時準確的記錄，科學合理的分析獲得的數據。

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場測試時，運用地下電磁波法采集系統進行勘察，接收機和發射機安裝在相應的鉆孔內，將發射機固定好，使接受機沿著孔內上下移動掃描。根據該區域的實際情況，對現場測試中的各種參數進行確定，如表1中現場測試參數項目標準確定所示。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 現場測試參數項目標準確定

5 電磁波層析成像地質解釋

電磁波層析成像的地質解釋，應該根據對勘察區域內介質的吸收系數圖像進行分析，主要通過分析圖像中是否存在局部空間異常變化現象，通過對這些局部空間的異常變化現象，解釋勘察區域內部的地質情況，包括巖石裂隙區域、溶洞、溶蝕裂隙帶的范圍、形狀以及分布發育情況，還能夠通過吸收系數圖像中顯示的整體空間變化情況，對地質內部的完整性進行分析。

運用電磁波層析成像技術，在進行實際的地質勘察時，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，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較大，該位置巖體可能具有引起電磁波的相對吸收系數較大的裂隙和溶洞，該位置的巖體完成性較差。

6 結論及建議

6.1 結論

在對邊坡工程進行地質勘察時，可以通過運用電磁波層析成像技術和鉆探技術相互結合的方式，通過鉆探驗證電磁波層析成像技術成果的可靠性。對勘察區域內巖體中裂隙的發育程度、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據，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勘察獲得的數據和結果可知，在96～116m之間上方存在巖體裂隙和表層巖溶發育的情況，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

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

7 結束語

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

[1]何忠良.電磁波層析成像技術的邊坡工程地質勘察研究[J].科技與創新，2017（6）：153.

[2]司濤.復雜地質邊坡工程勘察中電磁波層析成像技術的運用[J].華東科技：學術版，2017（1）：12.

[3]楊新明.電磁波層析成像巖溶探測在防滲帷幕輔助勘察中的應用[J].水能經濟，2016（10）：398～400.

[4]夏進福.電磁波層析成像技術在復雜地質邊坡工程勘察中的應用之我見[J].華東科技：學術版，2013（5）：384.

[5]艾薩·伊，陳超，陳春飛.電磁波層析成像技術在工程勘察中的應用研究[C]中國地球物理2013——第六分會場論文集，2013.

[6]李紅立，潘冬明，張華，等.基于孤石的彈性波波速和電磁波衰減特性層析成像技術對比研究[J].工程勘察，2016，44（10）：72～78.