对于中深层岩溶进行探测。

　　在岩溶勘探的过程中，根据目标体的深度采取不同的勘探手段，一般浅部溶岩采用的如高密度电法、地质雷达等方法，这些手段由于其方法本身的限制在中深层岩溶探测中失去了作用。近年来，美国EMI公司和Geometrics公司联合研制的四通道连续电导率剖面仪（EH-4）在中深部溶岩勘探方面取得了良好的效果。

　　该解决方案主要应用于煤炭行业。

　　EH-4为天然场和人工场相结合的双源电磁系统，其工作频率（10Hz~100kHz）较高，探测深度一般在800~1200m左右。该电磁测深技术是通过对一系列地面电场和磁场波动的测量来获取地表的电阻抗。其涉及的物理量是物质的电阻率参数，通过观测记录电磁场信号，然后经傅里叶变换将时间域的电磁信号变成频谱信号，得到Ex，Ey，Hx，Hy值，以计算卡尼亚电阻率：

　　式中f为频率，E为电场强度，H为磁场强度。

　　在不均匀层状介质情况下，我们利用上述公式得到的“电阻率值”称为视电阻率。一般定义，视电阻率不是某层介质的真正电阻率，而是地下层状介质电性参数分布的综合反映。根据上式，其电阻率随频率变化而变化，而电磁波的穿透深度也与频率有关。因而不同的频率反应不同深度的电阻率。

①趋肤深度

　　电磁波的能量随传播深度的增加而逐渐被吸收，我们把电磁波的振幅衰减到原来的1/e的传播深度定义为趋肤深度，其公式为：

　　式中λ为波长，为圆频率，为磁导率，为电导率。

②勘探深度

　　勘探深度h是一个较为模糊的概念，一般我们吧电磁波衰减到原来50%时的传播深度定义为勘探深度，公式为：

　　从上式可以看出：趋肤深度和勘探深度h都与电磁波的频率和地下物质的电阻率有关。当工作频率高时，探测深度小，随着工作频率降低，探测深度也随着增大。当在一个宽频带上由高频向低频测量每个频点上的E和H，由此计算出视电阻率，据此确定该点上一定体积范围内地下介质结构情况。

图1 EH-4电磁测深原理图

布置方案

图2 EH-4野外数据采集示意图

　　野外工作方法主要由观测点的布置、平行试验、电极的布置、磁棒布置、前置放大器布置等几个关键环节组成。野外工作电极的布置是采用四个电极，每两个电极组成一个电偶极子，为了便于对比监视电场信号，其长度都为25m，分别沿平行测线方向与垂直测线方向各布置一对电偶极子。磁棒布置时要求离前置放大器应大于5m，为了消除人文干扰，两个磁棒要埋在地下至少0.05m，用罗盘定方向，使其相互垂直，用水平尺使其水平。发射机与接收机的距离至少要为3倍的趋肤深度。

　　野外数据采集中，要严格进行质量控制，保证采集质量，为处理和分析提供可靠的数据。质量评价的具体方法为：

　　⑴电阻率随频率变化曲线圆滑、不突跳、无断点；

　　⑵相位曲线圆滑、不突跳、无断点；且相位在20°~80°之间变化。

设备及软件

　　目前我国使用的多为美国EMI和Geometrics公司的EH-4。属于小功率的轻型设备，区别于重设备、大功率可控源音频大地电磁法。例如：GDP32、V8、GMS-06等。

　　该仪器的主要特点包括：

　　1.使用人工场源和天然场源。人工场源可用在信号较弱或者没有信号的地区，保证全频段观测到可靠信号；

　　2.支持张量人工场源的测量，反演X-Y电导率张量成像剖面，对判断二维构造特别有利；

　　3.设备轻便，观测时间短，完成一个1000m深度的电磁测深，大约只需15分钟左右，具有较高的工作效率，为进行EMAP连续观测提供技术保证；

　　4.实时数据处理与成像，资料解释便捷，图像直观。

图3 EH-4仪器样机

　　此仪器使用的解释软件为配套的IMAGEM软件。

图4 IMAGEM程序主菜单

武汉地大华睿地学技术有限公司多次使用WGPR探地雷达在多个溶洞检测的工程中进行了勘查，使用效果良好。                                                                                                                                                                                                                                                                             

图5 某地灰岩地区溶洞探测解释结果                                                 

探测结果：5号测点1-2m深度之间和10-15号测点之间的4-5m的深度，均出现了明显的同相轴断裂的情况，推断为溶洞。

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