电磁波层析技术(Electromagnetic Tomography,简称EMT)是一种地球物理探测技术,起源于20世纪80年代,主要用于地质勘探和水文地质研究。它通过高密度的测点观测,获取大量数据,并通过图像重建技术,形成高分辨率、信息丰富的层析图像,便于地质解释和推断。在工程地质勘察中,电磁波层析技术能够准确探测地下结构,如岩溶发育情况,对于评估地基稳定性、预测不均匀沉陷等问题具有重要意义。
在唐山工人医院的地基勘察中,使用了名为EW-1型的钻孔电磁波CT仪。该设备包括发射探管、接收探管、数据采集器、井深计数器和铰车系统,发射功率为10瓦。发射和接收探管分别置于两个钻孔内,通过扫描观测,当井间的地质介质存在界面变化、矿体异常、破碎带或特殊构造时,接收的电磁波信号强度会随之变化。通过ETS图像重建软件,可以揭示钻孔间电磁波吸收系数的二维分布。
电磁波的吸收系数与介质的电性参数(如介电常数ε、导磁率μ、工作频率f和电阻率ρ)有关,其中电阻率是影响电磁波吸收系数的主要因素。不同岩石的电阻率差异显著,与岩石的裂隙、岩溶含水程度以及地下水的矿化程度紧密关联。在唐山工人医院的案例中,钻孔CT的强吸收区与电阻率CT的低阻带相对应,有助于识别可能存在岩溶或破碎带的区域。
工程概况显示,唐山工人医院地基具有明显的非均匀性,基岩埋深起伏大,且基岩裂隙发育,上覆第四系松散沉积物。在第四系与基岩之间还存在隔水层。为了查明地面裂缝的原因,采用了三个钻孔电磁波CT剖面,并进行了电磁波测井。测井曲线能够准确反映地层的电性差异,区分出不同电性层,帮助识别岩层结构和地下水状况。
通过电磁波测井,可以发现ZK6的强吸收层位于20m以下,中等吸收层在20-40m,而ZK2和ZK1的吸收特征则反映了基岩的不同电性状态和地下水含量。这些信息结合地质背景和钻探、井间TV探测资料,可以对地基不均匀沉陷的原因和趋势进行深入分析。
电磁波层析技术在工程地质勘察中的应用,不仅提供了对地下地质结构的直观认识,也为解决工程问题提供了科学依据。它能够有效探测岩溶、断裂带等复杂地质现象,对于地基处理、地质灾害评估和工程设计具有重要作用。随着技术的不断进步,电磁波层析技术在未来的地质勘探领域将发挥更大的作用。