·工程物探· EH4大地电磁技术的适用及应用效果 董晨张吉振 (铁道第三勘察设计院集团有限公司物探所天津300251) 摘要首先对EH4大地电磁方法的特点及相关的适用情况进行了理论及实践层面的探讨,通过工程应用实例, 论述EH4大地电磁方法在不同目标条件下的应用效果。 关键词EH4大地电磁天然场应用效果 1 概述 EH4技术属于主要依靠天然场源采集信号的 时间域大地电磁技术,有别于采用频率域进行信号 采集的可控源音频大地电磁技术。 在测线的布置上,EH4由于是连续单点测量, 可以非常灵活地应用于各种不利地形。由于EH4 属于依靠天然场源采集信号,则可以进行弯曲测线 的EH4测量。避免了可控源音频大地电磁方法测 线布置受发射源限制的的问题。在信号的采集上, 由于EH4主要依靠天然场源时间域采集,信号成分 非常丰富,可以为我们提供足够多的频点数据,并且 避免了由于源所产生的一系列效应。数据的客观度 与可信度也是令人满意的。这同时也降低了处理与 解释的难度。再者EH4方法的信号采集属于准张 量测量,这也就使得最大限度的还原地质体的原貌 成为可能。 EH4作为大地电磁技术的一种,也同样存在大 地电磁方法的一些共同问题,受到电磁方法本身的 局限。这就是EH4方法的适用范围。在总结了所 完成的超过100 km测线及6 000余测点工作经验 的基础上,笔者力图结合实践工作,从理论上对其适 用范围进行详细分析,并将该方法的实际应用效果 进行例举。 2 EH4大地电磁技术的适用范围及理论 依据 EH4大地电磁的适用范围包括两个方面,即观 收稿日期:2007—11—25 测方式的适用范围与观测对象的适用范围。实际上 观测方式的适用是根据不同的对象而决定的,所以 这两类其实都属于观测对象的适用范围。 2.1 观测方式的适用范围 EH4观测方式是连续剖面观测方式,即测点间 电极首尾相连,依次连续观测,这种观测方式当然可 以毫无遗漏地反映测线以下的地电特点,但其最大 技术优势是可以最大限度的压制静态效应。 静态效应,简单说,其产生原因实质上是由于浅 层地表电性的不均匀所引起的。由于近地表局部电 性异常体改变了大地电磁场的分布,从而使大地电 磁测深观测资料发生畸变,严重影响了观测资料的 质量。表现在视电阻率曲线上,静态效应使视电阻 率曲线向上或向下平移了一定的数量。这个数量称 为静态偏移量,可用公式表示为 p。∽=P柚∽+C 式中,为频率;p。∽为厂点处存在静态偏移的视电 阻率值;p曲∽为厂点处未受静态偏移影响的视电阻 率值;C为静态偏移量,它是一个与频率无关的常 数。一个测点的静态偏移量虽然与频率无关,但不 同测点的C值不同,其大小与近地表局部电性不均 匀体的大小、形状、埋深以及相对于观测点的位置均 有关。在实际工作中,不但无法知道局部电性不均 匀体的这些参数,甚至无法弄清是否存在局部电性 不均匀体,要从观测得到的视电阻率曲线中消除静 态偏移量十分困难。对位于近地表导体之上的测 点,其响应曲线整体下移(视电阻率变低);对位于 近地表阻抗体之上的测点,其响应曲线整体上移 (视电阻率变高)。 作为EH4连续剖面观测意味着按照奈奎斯特 铙道建簏技术RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2008f增J 529 万方数据 ·工程物探· 采样定理进行充分的采样。即用连续电偶极子剖面 连续地测量电场。一旦充分的采样,就能容易地识 别近地表畸变。并能通过空间滤波减小这种畸变。 并且由于数据连续采样,可以设计一个带宽与频率 成反比的滤波器。在高频端,滤波器是窄的,可以确 定近地表的特征,当频率减小,研究较深部时,滤波 器变宽。用平均方法消除小规模的浅部特征并揭示 深部目标的没有畸变的响应。 这种观测方式适用于人员可以连续到位的地 形。但是对于那些人员无法连续到位的地形,比如 黄土冲沟地形,如太中银铁路的兴旺卯隧道。就无 法顺利的进行连续剖面观测。当然可以斜交线路布 置横测线或在线位一侧布置旁测线。但在这里暂时 不考虑这一问题。单谈不连续测点观测方式对数据 。 处理结果的影响及应采取的对策。 当测点不连续时,势必造成连续采样的不充分, 无法在空间滤波中对静态效应所造成的畸变影响进 行减小。进而造成反演断面的失真。而另外一个严 重的问题是地形影响。地形效应可以在一定程度上 也看作静态效应。在连续剖面观测时可以在反演处 理中采用空间滤波技术的博斯蒂克反演予以在一定 程度上弱化。但在不连续观测测点时该影响较大。 太中银的兴旺卯隧道采用EH4勘测未能取得满意 成果(由于地形原因造成测线测点的多处不连续, 反演结果与实际地层情况及钻孑L情况严重不符)的 原因很多,但在这两方面没能加以认识是最为重要 的原因。 地形效应中还隐含着另外一个问题一极化模式 的问题。