Application of Cross-hole Electromagnetic Wave Tomography in Three Dimensional Spatial Distribution of Karst
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摘要:
灰岩地区岩溶发育对城市建设有着极大的威胁，一般岩溶探测主要采用钻探勘探，很难充分反映地下岩溶发育规模与特征，而跨孔电磁波层析成像方法，能查明工区地下岩溶发育及延伸情况。对钻孔间地层进行电磁波层析成像正演，表明电磁波层析成像对岩溶勘察的准确性与可行性。结合地铁轨道交通岩溶勘察实例，应用电磁波层析成像技术反演电磁波吸收系数二维成像与三维成像。通过获取不同深度与水平空间的吸收系数切片，重建地下溶洞三维空间形态，为重大工程岩溶探测建设提供详细的资料。
Abstract:Karst development in limestone areas holds great potential hazards to the urban construction, Using the conventional way of drilling, it is difficult to fully identify the characteristics and scale of underground Karst development in urban Karst exploration while cross-hole electromagnetic wave tomography can find out the state of development and extension of underground Karst in the work area. The forward electromagnetic wave tomography which is performed on the boreholes indicates the accuracy and feasibility of electromagnetic tomography for Karst investigation. Based on the examples of Karst exploration in metro rails, the electromagnetic wave tomography is applied, thus the two-dimensional absorption coefficient and the three-dimensional absorption coefficient images are retrieved respectively. By obtaining the absorption coefficient slices of different depths and horizontal spaces, the 3D spatial form of the underground Karst cave can be reconstructed, and detailed data for Karst exploration in construction of major projects can be provided.
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图 7 电磁波CT测试剖面及孔位分布图
Figure 7. Electromagnetic wave CT test section and distribution map of hole position
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图 8 不同频率电磁波电场强度能量-深度变化曲线
Figure 8. Electric field intensity energy depth curve of electromagnetic wavedifferent frequency with
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图 9 ZK2-ZK1-ZK3剖面电磁波吸收系数二维成像与钻孔岩性对比图
Figure 9. ZK2-ZK1-ZK3 electromagnetic wave CT results and borehole histogram
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图 10 ZK6-ZK1-ZK5剖面电磁波吸收系数二维成像与钻孔岩性对比图
Figure 10. ZK6-ZK1-ZK5 electromagnetic wave CT results and borehole histogram
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图 11 ZK4-ZK1-ZK7电磁波层析成像结果及钻孔柱状图
Figure 11. ZK4-ZK1-ZK7 electromagnetic wave CT results and borehole histogram
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图 12 电磁波层析成像吸收系数渲染图
Figure 12. Absorption coefficient rendering of electromagnetic wave tomography
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图 13 电磁波层析成像吸收系数切片
Figure 13. Absorption coefficient slice of electro magnetic wave tomography
表 1 不同介质吸收系数
Table 1 Absorption coefficient of different media
地层 吸收系数/（Nper·m−1） 黏土层 >0.45 岩溶破碎 0.25～0.60 完整灰岩 <0.2 
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表 2 JW-6地下电磁波CT组成及其技术参数
Table 2 Electromagnetic wave CT formation and tecnical parameters
组成 发射机、接收机、天线、电池、电缆线绞车 仪器型号 HX-JDT-02B 采样点距 1、0.5 m 天线长度 1 m、2.5 m 发射频率 4、8、12 MHz 处理软件 电磁波CT处理系统、Surfer、Auto CAD
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2 JW-6地下电磁波CT组成及其技术参数
组成 发射机、接收机、天线、电池、电缆线绞车 仪器型号 HX-JDT-02B 采样点距 1、0.5 m 天线长度 1 m、2.5 m 发射频率 4、8、12 MHz 处理软件 电磁波CT处理系统、Surfer、Auto CAD
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