在城市地下空间地质调查中，全面地球物理探索在隐藏故障检测中的应用
周县1，刘Yi 2，Zhao siwei 1
1。地质勘探与岩土工程设计学院，中国铁路第二学院工程集团有限公司。
2。Sichuan地质工程调查学院集团有限公司
简介：城市地下空间中有许多地质调查任务，很难详细检测隐藏的故障。具有非破坏性，有效且强大的抗干扰能力的地球物理探索方法非常有利。周一和其他人对成都的等效抗磁通瞬态电磁法和微动方法进行了联合检测测试，有效地识别了隐藏断层的位置和埋藏深度，从而实现了良好的地质效应以及对城市的效果。地下空间调查工作在强大的干扰条件下提供了有效的地球物理探索方法。
1简介
随着我国城市化过程的加速，对城市土地的需求大大增加，地面空间中严格的土地资源的问题越来越严重，这限制了城市的可持续发展。因此，许多城市已经将注意力从表面转移到地下空间。但是，地下空间的发展将面临各种地质问题，例如喀斯特，断层等。解决这些地质问题的基础是在城市地下空间进行地质调查。目前，用于城市地下空间地质调查工作的常用勘探方法主要包括表面调查，遥感，钻孔，地球物理探索，化学探索等并影响某些探索方法的有效性。因此，为不同的外部条件选择合适的探索方法非常重要。
地球物理探索是一种通过在探索对象和周围介质的物理特性引起的相应地球物理领域中使用局部异常来获得探索物体的地质特征的一种方法。凭借其优势，例如高效率，低成本和无损，地球物理探索方法逐渐成为城市地质调查中不可替代的探索方法。特别是，一些具有强大抗干扰能力和高分辨率的地球物理探索方法受到了高度重视，并且获得了良好的应用效果。
正是由于城市的迅速发展，城市地区许多断层的地面露头几乎被建筑物，人造填充物和绿色植物所覆盖。地质学家无法通过地面地质调查确认这些隐藏断层的确切位置和方向。因此，选择适当的地球物理探索方法来识别这些隐藏的断层是城市地下空间地质调查的重要任务。目前，国内地球物理勘探工人使用了不同的地球物理勘探方法来进行大量有关隐藏故障检测的研究。例如，使用浅层地震波法，高密度电阻率法，电磁方法等。找出隐藏断层的位置，所有这些断层都取得了良好的检测结果。 。这项研究将成都地下空间的地质调查作为背景。首先，它简要介绍了等效抗磁性通量瞬态电磁法（octem）和微晶状体调查方法（MSM）以及微晶格调查方法（MSM）的原理和相同值的原理相同值瞬时电磁电磁磁性电磁原理方法（OCTEM）和微晶状体调查方法（MSM）以及相同值逆通量瞬时电磁法（octem）的原理和微晶格调查方法（MSM）以及相同的值逆通量瞬时电磁方法（OCTEM）的原理以及微晶格调查方法（MSM）的原理和相同值逆通量瞬时电磁方法（octem）的原理和微晶格调查方法（MSM）的原理和相同值逆通量瞬时电磁方法的原理（MSM）（八月）以及微晶格调查方法（MSM）的原理和相同值特征的原理，然后将OCTEM和MSM合并为将其应用于Baojiang桥的隐藏故障检测工作，并比较了检测结果并与检测结果进行了比较并分析。以前的地质调查结果有效地探索了隐藏故障的确切位置和方向，并验证八月的结合可以满足城市地下空间地质调查中隐藏故障检测的需求，并且可以从彼此的优势和劣势和支持中学习彼此。
2种方法简介
2.1 OCIEM方法简介
OCTEM是中央南大学的Xi Zhenzhu教授提出的一种新的瞬态电磁方法。当相同的两组通过反向电流和使用时，它使用了电场的空间和时间分配法，并使用时空电场的空间和时间分配法。平行同轴轴中的同一线圈的上和下部是发射源，并且在由双线圈合成的主要场零通量平面上测量了与地下中心耦合的纯次级场。二次场表达如下：
通常，诱导的涡流的扩散速度和感应场的衰减速度与地球的电参数有关。通常，在非磁化地球中，它主要与电导率相关：地球的电导率越大，扩散速度越小，并且衰减较慢。可以根据地下电导率的信息根据随着时间的推移在表面接收到的涡质电流信号的衰减定律获得。
2.2 MSM简介
微动勘探方法（MSM）基于使用地震阵列的微动信号的垂直成分估算平面波速度的理论。通过数据处理技术，从表面上的弱振动信号中提取了Ruilei波相速度分散曲线，然后逆转。获得地下介质的横波速度结构的地球物理探索方法。在获得每个微移动中心点的表面波色散曲线后，使用公式（3）直接计算明显的横向波速度V（m/s），并且可以将相位速度色散曲线（VR-F曲线）转换而成带有深度的VX变化曲线（VX-H曲线），然后可以通过插值和平滑的计算获得视觉横向波速度曲线。
表观横向波速度VX是一个与相速度VR不同的表面波属性参数，也与S波速度VS（M/S）不同，并且具有速度维度。由于人为因素在倒置过程中建立初始模型和选择反转结果等人类因素的影响，微型移动曲线结果可以更客观地和直观地反映形成岩性和构造变化。 OCTEM和MSM的主要特征如表1所示。
表1 OCTEM和MSM的主要特征的比较分析
3个工作申请
3.1工作区域和线路测试布局的概述
该建筑区位于成都中部市区的金江区和成川区。地表是交通路口，居民区和绿化带。它位于Minjiang River冲积迷的东南部。上覆的地层是第四个系统中松散积累的土壤，该系统主要是人为地填充的（杂项和普通填充的土壤），粘土，粉质粘土和卵石kaiyun.ccm，厚度为10-50m。下面的基岩是紫色的，棕红色的，薄到中厚的厚底厚的上层汤根甘库康形地层（K2G），泥浆钙质砂岩砂岩与薄薄的细砂岩层相交，厚厚的砂岩层和厚厚的块状砂岩和厚厚下颌形成（K2J）的棕红色，黄色和紫色形式的泥岩层。在“成琴平原区域地质 - 地质 - 水育地质调查局（1：200,000）的地质流水地质调查报告”（1：200,000）的报告中，Baojiang Bridge的断层从Shuangliu区的Zhonghe Field开始通过Baojiang Bridge和Liuli Field在Chenghua区。向东北行驶10°至15°，倾向于东南，倾斜角约为78°，宽度约为30至45m，含有含钙的结节性核粘土，网状红色粘土，粘土砾石层和强烈风化的砾石鹅卵石，带有强烈的绿色核粘土紧密的结构不整合，触点覆盖了基岩，随着城市的发展，断层的埋葬深度已经改变。为了找出该隐断层的规模，深度和一般方向，沿Tongying Street和Jinjiang Avenue排列了两条测量线，分别是WT1-WT1'和WT2-WT2'，测量线的长度为700m。
3.2数据采集
OCTEM现场数据采集使用HPTEM-18高精度瞬态电磁系统开yun体育app官网网页登录入口，该系统由Xi Zhenzhu教授的中央南大学团队开发。在使用此系统进行现场数据采集之前，应通过实验选择排放频率和叠加周期的选择。通常可以从25Hz，6.25Hz和2.5Hz中选择HPTEM-18高精度瞬态电磁系统的发射频率。频率越低，探索深度就越大。根据200m的检测深度，选择传输频率为25Hz。叠加周期的选择与环境噪声干扰有关。通过现场测试得出结论，400的叠加期选择可以有效地抑制外部干扰并考虑工作效率。点间距为20m。收集数据时，应尽可能水平放置天线。主机kaiyun全站网页版登录，操作的PC和人员应保持距天线的固定距离，当测量点附近有人孔盖和电线时，应适当调整测量点的位置。
MSM探索使用德国峰会一号地震仪，并使用了Xi'an石油勘探仪器通用工厂生产的SN4-2Hz低频检测器作为振动拾音器。为了确保现场数据的可靠性和有效性，必须基于工作点状况进行现场测试，以微运动检测的相关参数进行（主要包括：数组类型，电台数量，阵列数量，阵列大小，记录时间和采样时间和采样间隔）进行实质性探索之前。 ，首选和适当的采集参数，并且还需要仪器培训测试。
根据工作区域的特征和初步参数测试，这种微型移动方法使用4层嵌套的三角形阵列，最大外部半圆半径为10m，有13个站点，有10分钟的记录时间为10分钟，位于小的位置，带有小的小干涉。大位置为2分钟，采样间隔为2ms。受建筑区域的地面建筑物的影响，有时无法保证阵列的布局是常规圆。为了减少干扰，经常采用夜间收集。
3.3数据处理
Octem的数据处理使用专用的支持软件HPTEM数据处理。通过预处理，单点编辑，地形校正和伪造的二维反转，可以获得具有地形的二维反转数据，并将二维反转数据通过冲浪者和图形形成其他过程。该软件编辑并修改它以生成二维的明显电阻率，并最终根据已知的地质和钻探数据获得电气地质横截面视图。有关OCTEM数据处理流的详细信息，请参见图1。
图1 OCTEM数据处理流
MSM的数据处理过程主要包括三个部分：预处理，提取分散曲线和计算地层速度结构。这次，收集的数据是通过Geo-Gigasurfaceplus处理的，这是Jiaojia技术的表面波浪地震数据处理软件，最后通过反转获得了S波速度曲线。 MSM数据处理流如图2所示。
图2 MSM数据处理流
4检测结果和分析
4.1 Wi1 -WT1'测试线
WT1-WT1线测量结果和地球物理探索的结果如图3所示。图3（a）是OCTEM反转电阻率的横截面视图，图3（b）是MSM倒置的横截面视图S波速度。
图3 WT1-WT1线测量和地球物理探索结果
从图3（a）中可以看出，八月反转电阻率图具有良好的横向连续性，并且垂直向上的电性能显然是分层的，并且随着深度的增加，电阻率从低到高变化。有一个低电阻异常区，在344至39.5m处向下延伸，这是岩性断裂的电反射。从图3（b）中可以看出，MSM反转S波速度的横截面图在水平方向上是完全不同的。 S波速度随着深度的增加而增加，并且从341个位置向下延伸至393m位置。比较两种地球物理探索方法的结果，可以看出，这两种方法的岩性反应基本上是一致的，它们与四层覆盖层层面环面层的地层组合的结构特征一致成都的风化层。基于上述地球物理检测结果，确定在WT1-WT1'测量线341-395m处Baojiang桥断裂区的位置约为20m。
4.2 Wi2 -Wi2'测试线
WT2-WT2'线测量地球物理探索的结果如图4所示。图4（a）是八月反转电阻率截面视图，图4（b）是MSM反转s波速度分段视图，因为周围的环境是环境仅影响MSM勘探，仅180〜700m部分。
图4 WT2-WT2'线测量和地球物理探索结果
从图4（a）中可以看出，八月反转电阻率图具有良好的横向连续性，并且垂直向上的电性能显然是分层的，并且随着深度的增加，电阻率从低到高变化。有一个低电阻异常区域在350至390m处向下延伸，电阻率值小于600Ω•m。与周围的岩石质量相比，岩石质量破裂了。从图4（b）中可以看出，MSM反转S波速度的横截面图在水平方向上很小，S波速度基本上分布在图层中，并且随着深度的增加而变得更大，并且在那里变得更大是350至390m的向下延伸。低速腰带。对两种地球物理探索方法结果的全面分析，可以看出，这两种方法的岩性反应在相同的深度上更加一致，这与Quaternary覆盖层层层层层的结构特征一致在成都的风化层焊工风化层，确定WT2-WT2'测量线350-390M是Baojiang桥断裂区域的位置，并且上断点的深度掩埋了约20m。
4.3分析综合地球物理探索结果
对两种测量线的综合地球物理探索结果的全面分析，并将它们与以前的地质数据进行了比较，以获得Baojiang桥的隐藏断层参数（表2）。
表2 Baojiang桥的隐藏故障参数
在图5中，对象检测线相交的故障排列是垂直或大角度排列的。蓝色是先前地质研究中断层的方向，红色决定了该物体探索的故障方向，并且故障方向基本上是相同的。检测结果表明，Baojiang桥的隐藏断层倾向于东南部，倾斜角为72°至80°，而压碎带的宽度为25至48m，这基本上与先前的地质学结果一致调查。
图5 Baojiang Bridge中隐藏故障的新旧数据的比较
5结论
（1）使用了成都地下地质调查局中Baojiang桥的隐藏断层时，使用了两种地理勘探方法OCTEM和MSM，并且在检测结果中反映的断层位置基本上是相同的。根据两条测试线的结果，确定了确切的位置，压缩带宽，埋葬深度，Baojiang Bridge断层的趋势和方向。通过将其与以前的地质调查数据进行比较，这些参数基本上是一致的。可以验证的是，城市隐藏断层的Octem和MSM联合检测的结合是有效的。
（2）比较两种测试线的OctEM和MSM结果的横截面图，故障断裂区的物理特性反映在低止动带或向下延伸的低速频段中。与OCTEM的结果相比，MSM的浅信息更丰富，可以更有效地反映实际的地质条件。
（3）八月和MSM易于构建，并且在城市地质调查中具有很高的工作效率。它们是值得在城市地质调查中应用的破坏性，绿色和高效的地球物理探索方法。
（4）MSM的检测深度与阵列圆周的半径密切相关。半径越大，检测深度越大。但是，在复杂的城市环境中，阵列的布局将遇到地面建筑物的许多障碍。因此，在城市地区使用MSM通常会抑制检测深度并在测试过程中大大降低。
（5）OCTEM现场测试是灵活的，但是城市地区强烈的电磁干扰仍会导致衰减曲线失真。需要在现场制作记录。由于电磁干扰引起的失真点将在室内加工过程中去除或编辑，以获得实际的地质反射。
资料来源：周县，刘Yi，Zhao Siwei。化合物探索在城市地下空间调查和隐藏故障检测中的应用[J]。工程地球物理学杂志，2022，19（1）：64-70。
