李平模

（貴州省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，貴州 貴陽 550000）

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動(dòng)了各行各業(yè)的快速發(fā)展。電磁波層析成像技術(shù)已經(jīng)逐步成為人們發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域的重要技術(shù)手段之一。它已被廣泛應(yīng)用于各種資源的開采當(dāng)中。我國面積廣闊，存在多種多樣的地形和地貌，相對地質(zhì)情況也復(fù)雜多變，通過在邊坡工程勘察中引入電磁波層析成像技術(shù)，不僅保障了相關(guān)工作人員的安全，而且提升了勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，研究電磁波層析成像技術(shù)在邊坡工程勘察中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電磁波層析成像技術(shù)的原理

在不同的介質(zhì)中，利用電磁波的相關(guān)參數(shù)之間的差異，對該地區(qū)的地質(zhì)條件以及巖層的組成情況進(jìn)行分析，就是電磁波層析成像技術(shù)。巖石、水資源和礦產(chǎn)資源都阻礙著電磁波的傳播，導(dǎo)致電磁波出現(xiàn)不同程度的衰減，這種衰減會(huì)通過具體的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生變化，相關(guān)技術(shù)人員就可以針對數(shù)據(jù)做出以下分析。

（1）該地區(qū)是否存在豐富的礦產(chǎn)資源，地下水文的情況如何？

（2）該地區(qū)的地質(zhì)情況如何？巖石的結(jié)構(gòu)以及硬度情況。

利用以上的信息，相關(guān)技術(shù)人員就可以對目標(biāo)區(qū)域有了較為直觀的理解和判斷，是否存在潛在的地質(zhì)災(zāi)害，對工程造成安全影響。在進(jìn)行實(shí)際的電磁波層析成像技術(shù)勘察時(shí)，為了獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息和邊坡地質(zhì)的構(gòu)造，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)首先對現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的勘察，通過對邊坡發(fā)射一定頻率的電磁波，利用電磁破在邊坡內(nèi)部的相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)變化，獲得準(zhǔn)確的邊坡地質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。

2 邊坡工程勘察中電磁波層析成像技術(shù)的應(yīng)用

某高邊坡工程，邊坡高度約為100m，坡頂高程為35～124m，由于邊坡的構(gòu)造中存在巖溶以及斷裂的問題，存在潛在的坍塌和落石等地質(zhì)災(zāi)害的可能，會(huì)對工程施工造成嚴(yán)重的安全隱患。為了避免在勘察過程中，相關(guān)技術(shù)人員產(chǎn)生安全問題，本工程通過在坡頂鉆孔，利用跨孔電磁波層析成像技術(shù)，對該地區(qū)進(jìn)行工程勘察。

2.1 電磁波層析成像的現(xiàn)場測試

將電磁波的發(fā)射機(jī)固定在鉆孔中，接收機(jī)則在鉆孔中上下移動(dòng)，進(jìn)行掃描。設(shè)置的發(fā)射點(diǎn)和接受采樣點(diǎn)之間的距離為1m。接收點(diǎn)分布的范圍對于發(fā)射點(diǎn)而言，都為孔距的2倍。相鄰鉆孔之間的距離應(yīng)小于25m，深度應(yīng)大于50m（如圖1所示）。

圖1 磁波層析成像野外工作示意圖

在進(jìn)行現(xiàn)場測試時(shí)，應(yīng)注意電磁波的工作頻率的調(diào)整，確保透射距離和接受質(zhì)量。經(jīng)過多輪現(xiàn)場測試，最終選擇電磁波的發(fā)射頻率為8MHz。

2.2 電磁波層析成像成果的地質(zhì)解釋

利用電磁波波層析成像技術(shù)，可以利用以下相關(guān)分析，對該區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行解釋。

（1）利用不同介質(zhì)的吸收系數(shù)不同，形成的圖像在局部空間會(huì)存在異常的變化，根據(jù)這種變化可以對地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的溶洞情況，巖石間的裂縫分布情況等作出分析和判斷。

（2）利用整體的空間變化情況，可以對該地區(qū)的巖石完整性的分層情況作出分析和判斷。

（3）利用同步測量曲線的變化情況，可以對該地區(qū)的巖石破碎情況進(jìn)行分析和判斷：如果出現(xiàn)曲線右偏的情況，則表明當(dāng)電磁波在該區(qū)域進(jìn)行傳播時(shí)，遇到的阻礙較大，電磁波的衰減程度也較大，則表明該地區(qū)可能存在溶洞或者裂隙帶；如果出現(xiàn)曲線左偏的情況，則表明當(dāng)電磁波在該區(qū)域進(jìn)行傳播時(shí)，遇到的阻礙較小，電磁波的衰減程度也較小，則表明該地區(qū)的巖石的完整性比較好。

2.3 電磁波層析成像成果的整體變化

通過工程現(xiàn)場中各組電磁波層析成像的數(shù)據(jù)，參考相關(guān)的地質(zhì)資料，對該工程區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)分析如表1所示。

通過以上數(shù)據(jù)參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場的深度范圍情況，分析如下。

（1）高度在112m以上的部位，由于大部分地質(zhì)區(qū)域的吸收系數(shù)處于大于0.75nB/m，通過分析判斷，該區(qū)域的巖體的裂隙較大，且處于發(fā)育階段，巖層呈現(xiàn)較為破碎或者破碎的狀態(tài)。

表1 不同地質(zhì)特征下的吸收系數(shù)情況

（2）高度在100～112m區(qū)域間的部位，該地區(qū)的吸收系數(shù)處于0.5～0.75nB/m之間，因此該區(qū)域的巖體裂隙發(fā)育較弱，裂隙較少，整體較為完整。

（3）高度在90～85m以及以下的部位，該地區(qū)的吸收系數(shù)小于0.5nB/m，因此，該區(qū)域的巖體呈現(xiàn)較為完整的特點(diǎn)。

2.4 存在的問題及建議

電磁波波層析成像技術(shù)利用了電磁波在介質(zhì)中傳播的參數(shù)變化，達(dá)到了對相關(guān)地質(zhì)區(qū)域進(jìn)行勘察的目的。但是在部分工程中，復(fù)雜的地質(zhì)條件，導(dǎo)致一些敏感區(qū)域?qū)﹄姶挪夹g(shù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了較大的影響，從而獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)存在一定的誤差。此時(shí)需要通過引入散射理論，對這種誤差進(jìn)行一定程度的校正。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電磁波層析成像技術(shù)在地質(zhì)勘察中的應(yīng)用越來越廣泛。尤其是在復(fù)雜地質(zhì)的邊坡工程中，電磁波層析成像技術(shù)不僅保障了勘察結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性，而且提高了相關(guān)工作人員的安全性。但是在現(xiàn)階段，我國的電磁波層析成像技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，在其運(yùn)行過程中還存在很多不足和問題，相關(guān)工作人員和科研工作者應(yīng)加強(qiáng)對該項(xiàng)技術(shù)的深入研究，更新相關(guān)儀器設(shè)備，推動(dòng)我國復(fù)雜地質(zhì)邊坡工程勘察的科學(xué)化、可持續(xù)發(fā)展。