ICS67.040

T/CSPSTCX-2020

X18

CSPSTC

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSPSTCX-2020

隧道瞬變電磁法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)程

Technicalspecificationforadvancedgeologicalpredictionoftunnel

transientelectromagneticmethod

（征求意見稿）

2020-xx-xx發(fā)布2020-xx-xx實(shí)施

發(fā)布

中國科技產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)會(huì)I

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隧道瞬變電磁法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)程

1范圍

為規(guī)范隧道瞬變電磁法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作方法和成果內(nèi)容，推進(jìn)該技術(shù)在隧道超前地

質(zhì)預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用，制定本技術(shù)規(guī)程。

本規(guī)程規(guī)定了隧道瞬變電磁法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的術(shù)語和符號(hào)、總則、瞬變電磁法預(yù)報(bào)系

統(tǒng)、地質(zhì)預(yù)報(bào)方案設(shè)計(jì)、地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施、地質(zhì)預(yù)報(bào)成果與解釋的方法。

本規(guī)程適用于隧道掌子面前方探測深度在零米至數(shù)十米的斷層、巖溶、裂隙發(fā)育程度

及地質(zhì)情況變化探測工作，在工作中除應(yīng)符合本技術(shù)規(guī)程外，尚應(yīng)符合國家、行業(yè)現(xiàn)行有

關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2規(guī)程性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版

本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

《地面磁性源瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0187-2016）

《地-井瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》（DD2019-11）

《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)程》Q/CR9217-2015

《公路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)程》DB35/T1866-2019

《城市工程地球物理探測規(guī)范》（CJJ7-2017）

《地球物理勘查技術(shù)符號(hào)》GB/T14499-1993

《地球物理勘查名詞術(shù)語》GB/TXXXX-XX

3術(shù)語和符號(hào)

3.1術(shù)語

3.1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)（TunnelAdvancedGeologicalPrediction）

隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是指對(duì)隧道開挖掌子面前方的地質(zhì)情況及不良地質(zhì)體的工程性質(zhì)

及位置、形狀進(jìn)行探測、分析解釋及預(yù)報(bào)，并提出技術(shù)措施建議。

3.1.2超前鉆探法（Geologicalpredictionintunnelbydrillingahead）

在隧道掌子面沿掘進(jìn)方向施做超前地質(zhì)鉆探，以探明掌子面前方地質(zhì)情況的方法。

3.1.3掌子面地質(zhì)編錄（GeologicalCataloguingofExcavatingface）

掌子面地質(zhì)編錄可以對(duì)巖層巖性和層位進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)，基本原理是在掌子面和隧道兩

壁出露的巖層與地表某段巖層為同一和確認(rèn)標(biāo)志層的前提下，用地表巖層的層序預(yù)報(bào)掌子

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面前方將要出現(xiàn)的巖層。

3.1.4瞬變電磁法（TransientElectromagneticMethod，簡稱TEM）

瞬變電磁法基本原理是介質(zhì)在一次電流脈沖場激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生渦流，在脈沖間斷期間渦

流不會(huì)立即消失，在其周圍空間形成隨時(shí)間衰減的二次磁場。二次磁場隨時(shí)間衰減的規(guī)律

主要取決于異常體的導(dǎo)電性、體積規(guī)模和埋深，以及發(fā)射電流的形態(tài)和頻率。因此，可以

通過接收線圈或接地電極測量和分析二次場有關(guān)信息來了解異常體的空間分布，從而達(dá)到

探測地下目標(biāo)體的目的。

3.1.5隧道瞬變電磁法（TunnelTransientElectromagneticMethod）

在隧道掌子面開展不同裝置的瞬變電磁法超前探測，分析圍巖電阻率與含水率的關(guān)

系，進(jìn)一步推斷隧道前方地質(zhì)變化情況。

3.1.6發(fā)射機(jī)（Transmitter）

以發(fā)電機(jī)或電池為電源，經(jīng)電源控制器發(fā)送特定波形（如：矩形、梯形、半正弦形、

三角形、偽隨機(jī)等波形）。發(fā)射機(jī)的主要指標(biāo)有發(fā)射功率、發(fā)射電流大小、發(fā)射電流關(guān)斷

時(shí)間。它是瞬變電磁探測系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。

3.1.7接收機(jī)（Receiver）

在收到同步觸發(fā)信號(hào)后，通過接收天線、濾波器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等采集地下介

質(zhì)被激勵(lì)場激發(fā)的二次場信號(hào)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，它是瞬變電磁探測系統(tǒng)的另一個(gè)重要組成

部分。

3.1.8重疊回線裝置（OverlappingLoopDevice）

發(fā)射回線和接收回線為兩個(gè)大小和形狀完全一樣的回線重疊在一起，沿著剖面同步移

動(dòng)或以相同角度同步偏移的裝置。

3.1.9中心回線裝置（CentralLoopDevice）

接收回線或探頭放在發(fā)射回線的中心，發(fā)射回線和接收線圈沿著剖面同步移動(dòng)或以相

同角度同步偏移的裝置。。

3.1.10偶極裝置（Dipole-DipoleDevice）

發(fā)射回線和接收線圈或探頭在同一測線上保持一定等間隔同步移動(dòng)或以相同角度同

步偏移的裝置。

3.1.11定源回線裝置（Fixed-loopdevice）

發(fā)射回線固定不動(dòng)，接收線圈或探頭沿測線移動(dòng)進(jìn)行觀測的裝置。可在回線內(nèi)觀測，

也可在回線外觀測。

3.1.12電阻率（Resistivity）

用來表示各種物質(zhì)導(dǎo)電性差異的物理量。而巖石電阻率的測量值又受控于巖、礦石成

分、結(jié)構(gòu)及孔隙度等參數(shù)。。

3.1.13視電阻率（ApparentResistivity）

在地下介質(zhì)電阻率不均勻的情況下，用均勻介質(zhì)的電阻率理論表達(dá)式計(jì)算得到的電阻

率值。其數(shù)值與介質(zhì)電阻率、形態(tài)和觀測條件有關(guān)。

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3.1.14物性差異（Physicaldifferences）

不同巖石的物理性質(zhì)差異。

3.1.15正演（Geophysicaldirectproblem）

根據(jù)地質(zhì)體的幾何參數(shù)和物性參數(shù)計(jì)算它的地球物理場值。

3.1.16反演（Geophysicalinversion）

利用測得的地球物理場數(shù)據(jù)，計(jì)算地質(zhì)體的幾何參數(shù)和物性參數(shù)。

3.1.17正常場（Normalfield）

物理場的相對(duì)平穩(wěn)部分。

3.1.18異常場（Anomalyfield）

偏離正常場并超過一定數(shù)值的物理場。

3.1.19不良地質(zhì)體（Unfavorablegeologicbody）

不良地質(zhì)體是指對(duì)隧道工程建設(shè)不利或有不良影響的動(dòng)力地質(zhì)。這種不良地質(zhì)可以引

起隧道掌子面塌方、突水突泥、崩塌、大變形等現(xiàn)象。

3.2符號(hào)

Tx-發(fā)射系統(tǒng)或發(fā)射回線；

Rx-接收系統(tǒng)或接收回線；

L-發(fā)射回線邊長，m（米）；

I-發(fā)射電流強(qiáng)度，A（安培）；

V-接收線圈的感應(yīng)電壓，μV（微伏）；

t-采樣時(shí)窗中心時(shí)間，ms（毫秒）；

B-磁感應(yīng)強(qiáng)度，nT，T（納特，特斯拉）；

-視電阻率，m（歐姆米）；

S

-視縱向電導(dǎo)，S（西門子）；

h

-視探測深度，m（米）。

4總則

4.1目的

利用瞬變電磁法探測隧道掌子面前方斷層、巖溶、裂隙發(fā)育程度、富水區(qū)域及地質(zhì)情

況變化，并對(duì)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害提出技術(shù)性措施，指導(dǎo)隧道施工的順利進(jìn)行。

（1）進(jìn)一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，預(yù)報(bào)掌子面前方

及周邊一定范圍內(nèi)不良地質(zhì)體的性質(zhì)、規(guī)模、空間分布，以及圍巖的完整性與含水量，并

為預(yù)防和規(guī)避隧道涌水、突泥、突氣、巖溶、巖爆、塌方和大變形等風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)提供信息，

以便施工單位提前做好施工準(zhǔn)備，進(jìn)而指導(dǎo)隧道施工順利進(jìn)行。為正確選擇開挖斷面、支

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護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)和優(yōu)化施工方案提供依據(jù)；

（2）降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率以及減輕事故發(fā)生的危害程度；

（3）為優(yōu)化隧道施工方案及設(shè)計(jì)變更提供地質(zhì)依據(jù)；

（4）為編制竣工文件提供地質(zhì)資料。

4.2主要內(nèi)容

（1）對(duì)富水?dāng)鄬印⒐?jié)理密集帶等影響巖體完整性的構(gòu)造發(fā)育情況進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)；

（2）對(duì)巖溶水、裂隙水和孔隙水發(fā)育位置、規(guī)模及其性質(zhì)進(jìn)行預(yù)報(bào)；

（3）對(duì)軟弱夾層（含煤系地層）、破碎地層、特殊巖土巖性變化進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)；

（4）查明掌子面前方有無暗河等不良地質(zhì)體的分布位置。

4.3適用條件

4.3.1探測的目標(biāo)體與隧道圍巖有可觀測的電性差異。

4.3.2電磁環(huán)境噪音和人文因素在可控的范圍內(nèi)。

4.3.3探測隧道掌子面前方目標(biāo)體距離一般不超過50m。

4.3.4探測隧道周邊范圍為隧道軸線3倍洞徑內(nèi)。

4.3.5工程地質(zhì)、水文地質(zhì)復(fù)雜的長隧道和特長隧道，地下水活躍、圍巖軟弱、可能發(fā)

生突水、突泥的隧道應(yīng)開展隧道瞬變電磁法地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。

4.3.6存在多種干擾因素的隧道，應(yīng)根據(jù)被探測對(duì)象的物性條件與其它探測方法相配

合，對(duì)所測得的瞬變電磁法資料和其他探測方法資料進(jìn)行綜合分析。

4.4工作裝置

4.4.1重疊回線裝置

用Rx線圈觀測感應(yīng)電壓V或dBz/dt，見圖1、2。

圖1重疊回線位置偏移方式圖圖2重疊回線角度偏移方式圖

4.4.2中心回線裝置

用Rx線圈觀測感應(yīng)電壓V或dBz/dt，也可觀測dBz/dt、dBy/dt、dBx/dt三個(gè)分量，見

圖3、4。

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圖3中心回線位置偏移方式圖圖4中心回線角度偏移方式圖

4.4.3偶極裝置

用Rx探頭或線圈觀測感應(yīng)電壓V或dBz/dt分量，常用偶極工作裝置見圖5、6。

圖5偶極位置偏移方式圖圖6偶極角度偏移方式圖

4.4.4定源回線裝置

用Rx探頭或線圈觀測感應(yīng)電壓V或dBz/dt、dBy/dt、dBx/dt中1~3個(gè)分量，常用定

源回線內(nèi)工作裝置見圖7、8。

圖7定源回線/方形布置示意圖圖8定源回線/圓形布置示意圖

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5瞬變電磁法預(yù)報(bào)系統(tǒng)

5.1一般規(guī)定

5.1.1瞬變電磁法適用于探測任何地層中存在的地下水體位置及相對(duì)含水量大小，如斷

層破碎帶、溶洞、溶隙、暗河、采空區(qū)、陷落柱等地質(zhì)體中的地下水。

5.1.2瞬變電磁法在隧道掌子面要盡可能激勵(lì)大的磁矩，確保發(fā)射一次場影響范圍足夠

大，同時(shí)盡可能保證關(guān)斷時(shí)間足夠小，現(xiàn)場背景噪音小，確保獲取有效的二次場信號(hào)，突

出隧道前方地質(zhì)異常體的信號(hào)。

5.2瞬變電磁法儀器

5.2.1瞬變電磁儀探測系統(tǒng)應(yīng)包括探測設(shè)備和系統(tǒng)軟件。

（1）探測設(shè)備包括：發(fā)射-接收主機(jī)、天線及附件；

（2）系統(tǒng)軟件包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)解釋、成果展示等功能模塊。

5.2.2現(xiàn)場編輯模塊

包括：現(xiàn)場信息、電磁發(fā)射線圈、電磁接收線圈等測試參數(shù)信息。

5.2.3數(shù)據(jù)采集模塊

（1）包括對(duì)發(fā)射機(jī)觸發(fā)方式、發(fā)射參數(shù)（發(fā)射頻率、占空比）、發(fā)射波形的設(shè)置與操

控；

（2）包括對(duì)接收機(jī)采樣參數(shù)（采樣率、道數(shù)、延時(shí)、疊加次數(shù)、信號(hào)增益）的設(shè)置

與操控。

5.2.4數(shù)據(jù)處理模塊

（1）包括數(shù)據(jù)校正、數(shù)據(jù)圓滑、帶通濾波等數(shù)字信號(hào)處理；

（2）數(shù)據(jù)處理模塊能計(jì)算視電阻率、時(shí)間常數(shù)、縱向電導(dǎo)等參數(shù)，具體計(jì)算見附錄A

條文說明；

（3）在現(xiàn)場已知地電參數(shù)較少時(shí)，瞬變電磁儀器深度的確定，可以用儀器配備軟件

計(jì)算深度。也可以采用已知目標(biāo)體的埋深和采樣點(diǎn)時(shí)間反算電磁波傳播速度，然后通過

h=v*t計(jì)算整個(gè)斷面異常體的深度。在不同的隧道也可以采用經(jīng)驗(yàn)速度值來計(jì)算；

（4）數(shù)據(jù)處理可融合隧道里程、物理參數(shù)計(jì)算等。

5.2.5視圖與解釋模塊

（1）對(duì)已處理數(shù)據(jù)可顯示衰減曲線、感應(yīng)電壓多測道剖面圖、視電阻率剖面圖、線

性/對(duì)數(shù)等多種顯示方式；

（2）可在二維、三維場景展現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間分布；

（3）能實(shí)現(xiàn)在視電阻率剖面圖上顯示隧道前方斷層、巖溶等不良地質(zhì)體的位置、根

據(jù)衰減規(guī)律分析圍巖的富水情況及富水異常區(qū)分布，并以圖表的形式展示。

5.2.6瞬變電磁儀在隧道掌子面可采用不同裝置、不同大小線框、不同大小發(fā)射電流以

滿足不同探測深度要求，詳見附錄A。

5.2.7瞬變電磁系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）探測深度不超過50m；

（2）探測時(shí)窗宜為0~100ms；

（3）動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)為150dB；

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（4）測距誤差應(yīng)小于或等于0.1%；

（5）A/D分辨率為24位高精度；

（6）配置天線應(yīng)具有抗干擾屏蔽功能。

5.2.8儀器保養(yǎng)和注意事項(xiàng)

（1）儀器在工作或放置時(shí)，盡量避免灰塵和陽光直射，嚴(yán)禁雨水浸濕任何部分；

（2）應(yīng)防止儀器受碰撞和擠壓；

（3）使用時(shí)要注意保護(hù)儀器連接接口，用完后及時(shí)將接口帽套上，以免進(jìn)入灰塵，

影響數(shù)據(jù)傳輸；

（4）在現(xiàn)場使用完畢后，要注意清點(diǎn)配件是否齊全，以保證下次能順利使用；

（5）電池不要充電時(shí)間過長或電量耗盡再充電；

（6）線圈與電池連接時(shí)，勿讓接口處遇水；

（7）所有儀器設(shè)備，應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格按操作手冊(cè)規(guī)定使用、維護(hù)和管理；

（8）儀器設(shè)備應(yīng)存放在陰涼、通風(fēng)、干燥、無腐蝕性氣體、無強(qiáng)磁場等的地方，使

用和運(yùn)輸都要在安全狀態(tài)下進(jìn)行；

（9）地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施前和完成后，要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行全面檢查、維護(hù)和校準(zhǔn)；

（10）非生產(chǎn)期，所有儀器設(shè)備應(yīng)每月進(jìn)行一次通電檢查，儀器電池應(yīng)按說明書要求

定期充電；

（11）瞬變電磁法儀器及其附屬設(shè)備應(yīng)滿足性能穩(wěn)定、防潮、抗震和絕緣性良好等要

求；

（12）儀器應(yīng)定期檢查、標(biāo)定和保養(yǎng)。

6地質(zhì)預(yù)報(bào)方案設(shè)計(jì)

6.1一般要求

在實(shí)施隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作前應(yīng)根據(jù)勘測、設(shè)計(jì)文件、任務(wù)書或合同規(guī)定任務(wù)，結(jié)

合補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查、隧道施工組織等編制地質(zhì)預(yù)報(bào)方案，明確瞬變電磁法地質(zhì)預(yù)報(bào)的具體目

標(biāo)并細(xì)化相關(guān)要求，指導(dǎo)預(yù)報(bào)工作進(jìn)行。

6.2資料收集

根據(jù)工作任務(wù)要求，收集測區(qū)以下有關(guān)資料：

（1）隧道地質(zhì)勘查資料，著重說明不良地質(zhì)與特殊巖土、可能存在的主要工程地質(zhì)

問題及地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)；

（2）測區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、鉆孔資料和以往地質(zhì)勘察資料等；

（3）掌握特殊地質(zhì)構(gòu)造在隧道軸線上的分布位置、斷層及破碎帶寬度、性質(zhì)、產(chǎn)狀，

明確地層、不良構(gòu)造與隧道的相互關(guān)系及因隧道施工揭露可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，初步提出

地質(zhì)預(yù)報(bào)重點(diǎn)區(qū)段；

（4）測區(qū)的電磁干擾情況。

6.3踏勘

隧道掌子面地電條件不明或特殊圍巖地區(qū)應(yīng)組織現(xiàn)場踏勘，了解掌子面開挖現(xiàn)場、周

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圍環(huán)境、調(diào)查電磁干擾源及其特征等。

6.4方法有效性分析

（1）地質(zhì)預(yù)報(bào)目標(biāo)體與隧道圍巖之間是否存在可分辨的電性差異；

（2）隧道不良地質(zhì)體預(yù)報(bào)距離是否在瞬變電磁法的有效探測深度范圍內(nèi)；

（3）依據(jù)收集的地質(zhì)勘察資料，設(shè)計(jì)合適的地電模型，通過正演方法分析不良地質(zhì)

體在正演曲線上的響應(yīng)特征；

（4）以往的經(jīng)驗(yàn)探測模式；

（5）當(dāng)方法有效性不能確定時(shí)，應(yīng)開展專門的方法有效性試驗(yàn)。

6.5方法試驗(yàn)

方法有效性試驗(yàn)應(yīng)在設(shè)計(jì)前完成，選擇觀測參數(shù)的試驗(yàn)應(yīng)在正式探測前完成。凡屬下

列情況之一者，應(yīng)進(jìn)行方法有效性試驗(yàn)。

（1）探測斷層、巖溶、裂隙水發(fā)育帶等復(fù)雜條件下隧道不良地質(zhì)體，方法有效性尚

不明確的現(xiàn)場；

（2）電磁噪聲干擾較嚴(yán)重地區(qū)；

（3）探測不良地質(zhì)體與圍巖之間電性差異較小，或探測地質(zhì)目標(biāo)體的規(guī)模相對(duì)于預(yù)

報(bào)距離較小，不能確定探測出不良地質(zhì)體異常響應(yīng)的現(xiàn)場。

6.6探測裝置、參數(shù)選擇

6.6.1基本要求

應(yīng)以已知隧道段或類似地質(zhì)條件的隧道斷面為參考進(jìn)行正演模擬，求得最佳工作裝置

及工作參數(shù)。

6.6.2工作裝置選擇

裝置選擇應(yīng)考慮目標(biāo)體的特性、電磁干擾、地質(zhì)環(huán)境和現(xiàn)場條件等，并結(jié)合超前鉆孔

進(jìn)行驗(yàn)證。

6.6.3工作參數(shù)選擇

（1）發(fā)射與接收線圈相關(guān)參數(shù)選擇

由于接收線圈過渡過程對(duì)視電阻率的影響呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，可以通過合理的選擇

接收線圈的有效面積、合理的設(shè)計(jì)其幾何尺寸，使在此時(shí)分布參數(shù)作用下的電壓畸變最小、

信號(hào)的有效時(shí)間范圍最寬廣。具體選擇見附錄A（A.1）。

（2）時(shí)窗范圍確定

時(shí)窗范圍取決于測區(qū)內(nèi)所要探測的目標(biāo)體的規(guī)模及電性參數(shù)的變化范圍，地電斷面的

類型、層參數(shù)、勘探深度等諸多因素，具體時(shí)窗范圍應(yīng)通過野外試驗(yàn)確定。具體選擇見附

錄A（A.2）。

（3）疊加次數(shù)

采樣疊加次數(shù)應(yīng)根據(jù)隧道現(xiàn)場實(shí)測的電磁噪聲水平和干擾特征經(jīng)試驗(yàn)后確定。

9

T/CSPSTCX-2020

6.6.4測量點(diǎn)距選擇

（1）原則上應(yīng)保證能夠清晰完整地反映異常細(xì)節(jié)，同時(shí)還要保證現(xiàn)場測試的效率。

宜采用連續(xù)測量的方式，不能連續(xù)測量的掌子面可采用點(diǎn)測。連續(xù)測量時(shí)天線應(yīng)勻速移動(dòng)，

并與儀器的掃描率相匹配；點(diǎn)測時(shí)應(yīng)在天線靜止?fàn)顟B(tài)采樣，測量點(diǎn)距不大于0.3m。

（2）測網(wǎng)密度、天線間距和天線移動(dòng)速度應(yīng)適應(yīng)探測對(duì)象的異常反映；掌子面宜布

置兩條測線，必要時(shí)可布置成“井”字形或其它網(wǎng)格形式。

6.7探測精度要求

6.7.1確定工作精度時(shí)，應(yīng)遵循下述要求：

（1）工作精度可根據(jù)工作地區(qū)、工作任務(wù)及工作裝置的特點(diǎn)，以取得較好的地質(zhì)效

果為原則確定工作精度；

（2）應(yīng)根據(jù)儀器的技術(shù)性能和測區(qū)人文干擾情況合理設(shè)計(jì)，其總精度不應(yīng)超過現(xiàn)有

儀器設(shè)備所能達(dá)到的精度；

（3）應(yīng)以能夠觀測與分辨勘査對(duì)象所產(chǎn)生的最弱異常為原則，應(yīng)使最大誤差的絕對(duì)

值小于任何有意義異常的三分之一。

6.7.2對(duì)于使用晚期道觀測數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)單獨(dú)統(tǒng)計(jì)擬用晚期道的精度，一般可采用不小于

噪聲電平3倍的平均絕對(duì)誤差來衡量。在要求高精度和進(jìn)行定量計(jì)算時(shí)，可采用不小于噪

聲電平5倍的平均絕對(duì)誤差來衡量。

6.8預(yù)報(bào)方案編寫

預(yù)報(bào)方案應(yīng)在資料收集的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對(duì)工作區(qū)認(rèn)真踏勘，以隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)合同或任

務(wù)書的要求為依據(jù)進(jìn)行編寫。預(yù)報(bào)方案編寫內(nèi)容與要求參見附錄B。其主要內(nèi)容應(yīng)包括：

（1）目的任務(wù)要求；

（2）地質(zhì)與地球物理特征；

（3）已有工程資料分析；

（4）工作方法與技術(shù)；

（5）質(zhì)量要求；

（6）預(yù)期成果；

（7）經(jīng)費(fèi)預(yù)算。

7地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施

7.1一般規(guī)定

7.1.1根據(jù)任務(wù)合理選用儀器，儀器技術(shù)性能主要有：工作裝置、發(fā)射頻率、同步方式；

發(fā)射機(jī)的發(fā)射電壓、電流及關(guān)斷時(shí)間；接收機(jī)的時(shí)窗范圍、采樣道數(shù)、動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度

及同步方式等。

7.1.2隧道瞬變電磁法地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)包括下列內(nèi)容：

（1）現(xiàn)場踏勘與資料收集；

（2）制定預(yù)報(bào)方案；

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（3）數(shù)據(jù)采集；

（4）數(shù)據(jù)解釋；

（5）異常點(diǎn)定位與復(fù)測；

（6）成果驗(yàn)證；

（7）成因分析與開挖建議；

（8）地質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)告編寫與提交。

7.1.3瞬變電磁法應(yīng)按搜集資料、踏勘、編制方案、探測、初步解釋、最終解釋、成

果核對(duì)、必要的鉆探驗(yàn)證、報(bào)告編寫的程序進(jìn)行，地質(zhì)預(yù)報(bào)具體流程見圖9所示。

圖9隧道瞬變電磁法地質(zhì)預(yù)報(bào)流程

7.1.4掌子面測線布設(shè)應(yīng)符合以下規(guī)定

（1）測線布設(shè)應(yīng)完整、連續(xù)、并應(yīng)盡量避開電磁干擾源；采取措施盡量減小金屬支

護(hù)結(jié)構(gòu)等低阻體、發(fā)射線圈和接收線圈的互感效應(yīng)對(duì)探測結(jié)果的影響；

（2）組裝線圈支撐框架，將發(fā)射線框和接收探頭（線框）固定在線圈支撐框架上；

準(zhǔn)備工作就緒后，對(duì)掌子面進(jìn)行探測。

1）按照位置偏移法，一般情況下布置一條測線，掌子面要盡可能平整，確保框架與

掌子面平行，從左到右緊貼掌子面移動(dòng)框架，點(diǎn)測時(shí)每移動(dòng)0.3m進(jìn)行一次探測；若線測

（連續(xù)測量）時(shí)，點(diǎn)距可為0.1m；

2）按照角度偏移法，分別按不同角度朝多個(gè)方向進(jìn)行探測并準(zhǔn)確控制探測方位，在

橫向上分別朝左偏45°、左偏30°、左偏15°、掘進(jìn)方向、右偏15°、右偏30°和右偏

45°方向進(jìn)行探測，在橫向每個(gè)方向探測的基礎(chǔ)上分別再進(jìn)行上偏45°、上偏30°、上

偏15°、水平方向、下偏15°、下偏30°和下偏45°等多個(gè)方向進(jìn)行探測。

（3）如遇圍巖級(jí)別較低、鋼架緊跟掌子面施做的情況，可將左右邊界測點(diǎn)遠(yuǎn)離邊墻

1m~2m探測，以減小鋼拱架等金屬質(zhì)支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)探測結(jié)果的影響；

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（4）重點(diǎn)探測區(qū)域或異常可疑區(qū)域應(yīng)加密布設(shè)。

7.2探測準(zhǔn)備工作

7.2.1收集與探測相關(guān)的地勘資料與實(shí)際開挖記錄。

7.2.2調(diào)查現(xiàn)場作業(yè)段的鋼拱架架設(shè)間距、掌子面有無明水、隧道照明線路情況、作業(yè)

臺(tái)架、挖掘機(jī)械等干擾因素，清理作業(yè)段，減小干擾。

7.2.3隧址區(qū)內(nèi)不應(yīng)有較強(qiáng)的電磁干擾；現(xiàn)場測試時(shí)應(yīng)清除或避開測線附近的金屬物等

電磁干擾物；當(dāng)不能清除或避開時(shí)應(yīng)在記錄中標(biāo)明，并標(biāo)出位置。

7.2.4瞬變電磁法隧道超前探測應(yīng)制定高效可行的探測方案，包括下列內(nèi)容：

（1）探測區(qū)域工程地質(zhì)與水文地質(zhì)環(huán)境、周圍鉆孔等資料的收集與分析；

（2）探測工作的重點(diǎn)、難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施；

（3）探測內(nèi)容、探測范圍、測線布設(shè)等；

（4）技術(shù)依據(jù)、現(xiàn)場探測安排等；

（5）儀器設(shè)備、車輛和安全防護(hù)裝備等配備；

（6）探測計(jì)劃、質(zhì)量和安全保證措施；

（7）擬提交的成果資料。

7.2.5凡屬新區(qū)開展工作，應(yīng)對(duì)區(qū)內(nèi)各類巖石進(jìn)行電性參數(shù)測定。

7.2.6發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和線框的布設(shè)應(yīng)滿足以下要求：

（1）每個(gè)測站及線框布設(shè)時(shí)應(yīng)校對(duì)里程號(hào)是否正確；

（2）發(fā)射機(jī)一般應(yīng)設(shè)在便于與接收機(jī)聯(lián)系的位置；

（3）使用前應(yīng)檢查導(dǎo)線連接處應(yīng)接觸良好，嚴(yán)禁漏電；

（4）做好接收機(jī)、發(fā)射機(jī)的防水工作。

7.2.7在探測工作開始前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)報(bào)方案技術(shù)交底及安全培訓(xùn)。

7.3數(shù)據(jù)采集

7.3.1探測前對(duì)儀器進(jìn)行詳細(xì)檢查，以確保其性能良好。

7.3.2瞬變電磁測量線圈如無屏蔽裝置，為了減小測量時(shí)洞內(nèi)電磁干擾，探測前應(yīng)盡量

排除現(xiàn)場電磁干擾，移開金屬物體，關(guān)閉多余電纜，只保留照明燈。

7.3.3在進(jìn)行掌子面瞬變電磁探測前，應(yīng)先仔細(xì)觀察掌子面圍巖的穩(wěn)定情況，對(duì)可能掉

落的危巖及時(shí)處置，以保證探測工作順利開展。

7.3.4數(shù)據(jù)采集應(yīng)滿足任務(wù)要求，并符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市工程地球物理探測規(guī)范》

CJJ7的規(guī)定。

7.3.5探測范圍的設(shè)定應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）探測范圍應(yīng)盡可能達(dá)到隧道直徑3倍以上距離，要求在隧道掌子面有限空間盡

可能增大發(fā)射磁矩，以增大瞬變電磁法的預(yù)報(bào)距離；

（2）測線始、末端盡量避開隧道初期支護(hù)鋼架；

（3）測線必須進(jìn)行復(fù)測或有相鄰平行測線；

（4）大定源回線測量時(shí)，回線長邊應(yīng)盡量布直；

（5）通過實(shí)地試驗(yàn)，合理選擇采樣延時(shí)、疊加次數(shù)、回線邊長、點(diǎn)距；

（6）如疊加次數(shù)為n，可采用以n/2疊加次數(shù)讀兩次的方法采樣，以獲得較高的數(shù)據(jù)

質(zhì)量；

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（7）支撐天線的器材應(yīng)選用絕緣材料，天線操作人員應(yīng)與工作天線保持相對(duì)固定的

位置；

（8）在鋪設(shè)發(fā)射回線時(shí)，嚴(yán)禁將多余的導(dǎo)線纏繞在線架上，應(yīng)將其呈S形沿回線鋪

于地面，否則會(huì)產(chǎn)生非常大的電感，造成假異常；

（9）數(shù)據(jù)采集時(shí)，金屬物品（包括接收機(jī)）應(yīng)遠(yuǎn)離探頭2米以上，盡量避免人員在

探頭附近活動(dòng)；

（10）避免回線縱橫邊的接點(diǎn)線頭接地，尤其是重疊回線裝置，防止電場直接耦合；

（11）測線上天線經(jīng)過的表面應(yīng)相對(duì)平整、無障礙，且天線易于移動(dòng)；測試過程中，

應(yīng)保持工作天線的平面與探測面基本平行，距離相對(duì)一致；

（11）每個(gè)測點(diǎn)觀測完畢后，操作員應(yīng)實(shí)時(shí)檢查數(shù)據(jù)和曲線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、剔除不合格

數(shù)據(jù)，并補(bǔ)測到合格數(shù)據(jù)后方可測下一點(diǎn)；

（12）應(yīng)記錄剖面巖性、結(jié)構(gòu)、含水情況、穩(wěn)定性等以及對(duì)讀數(shù)質(zhì)量有影響的因素，

以便后期解釋時(shí)參考。

7.3.6數(shù)據(jù)采集應(yīng)符合以下規(guī)定：

（1）探測開始前，應(yīng)進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，確定瞬變電磁儀器發(fā)射頻率、采樣頻率、時(shí)窗、

采樣道數(shù)等參數(shù)；

（2）連續(xù)測量時(shí)，天線應(yīng)按測線方向勻速移動(dòng)；

（3）應(yīng)記錄采集數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的掌子面的高度及方向；

（4）現(xiàn)場記錄應(yīng)標(biāo)明觀測到掌子面不良地質(zhì)體的位置與規(guī)模以及可能的干擾源信息

等；

（5）采集過程中遇到掌子面有臺(tái)架或周圍有強(qiáng)電干擾等情況而影響數(shù)據(jù)采集工作時(shí)，

應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)測工作；

（6）重點(diǎn)異常區(qū)應(yīng)重復(fù)觀測，重復(fù)性較差時(shí)宜進(jìn)行多次觀測并查明原因；

（7）探測系統(tǒng)工作時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的安全防護(hù)措施。

7.3.7探測參數(shù)設(shè)定應(yīng)符合以下規(guī)定：

（1）探測參數(shù)設(shè)定應(yīng)能滿足隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)要求，達(dá)到最佳探測效果；

（2）探測參數(shù)包括發(fā)射頻率、采樣時(shí)窗、采樣頻率和其他常用參數(shù)；

（3）探測參數(shù)設(shè)定應(yīng)在探測準(zhǔn)備階段進(jìn)行，根據(jù)設(shè)備性能、探測環(huán)境和技術(shù)要求，

實(shí)地測試后確定。

7.3.8探測數(shù)據(jù)質(zhì)量管理應(yīng)從資料的完整性、工作參數(shù)選擇的正確性、原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量、

現(xiàn)場干擾情況等方面進(jìn)行檢查和評(píng)價(jià)，不滿足質(zhì)量要求的，做返工處理。符合以下規(guī)定：

（1）在探測過程中，當(dāng)原始資料不完整或質(zhì)量不合格時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測或重測；

（2）質(zhì)量檢查的記錄與原探測記錄應(yīng)具有良好的重復(fù)性，波形一致，異常沒有明顯

的位移；

（3）數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合信號(hào)保真性原則，有效信號(hào)預(yù)報(bào)距離應(yīng)符合技術(shù)要求，預(yù)處理

結(jié)果應(yīng)滿足解釋需要。

7.3.9探測原始資料應(yīng)完整、真實(shí)、清晰，標(biāo)示清楚，簽署齊全，不得隨意涂改或重抄。

內(nèi)容包括：

（1）物探施測的各種原始記錄和檢查記錄；

（2）儀器設(shè)備校驗(yàn)、標(biāo)定及一致性檢查的記錄。

7.3.10數(shù)據(jù)采集安全作業(yè)管理應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)程》

Q/CR9217。

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7.4數(shù)據(jù)處理

7.4.1數(shù)據(jù)處理前，原始數(shù)據(jù)應(yīng)完整、可靠、有效，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)重新檢測或補(bǔ)測。

7.4.2采集的數(shù)據(jù)視情況可進(jìn)行去噪、去干擾、濾波處理，對(duì)多次復(fù)測質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)

予以剔除。

7.4.3在數(shù)據(jù)處理過程中，應(yīng)采用增強(qiáng)有效信號(hào)、壓制干擾信號(hào)、提高信噪比等手段，

使視電阻率等值線圖能夠清晰成像。

7.4.4必要時(shí)對(duì)發(fā)射電流關(guān)斷時(shí)間影響進(jìn)行改正。

7.4.5換算視電阻率、視深度、視縱向電導(dǎo)等參數(shù)。

7.4.6對(duì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行檢查校對(duì)，原始數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)歸檔，確保能夠溯源。

7.4.7資料處理應(yīng)使用儀器配套的處理軟件系統(tǒng)。

7.5異常識(shí)別

7.5.1參與解釋的測線剖面應(yīng)清晰，通過視電阻率大小、等值線形狀等特征確定異常體

性質(zhì)。

7.5.2通過視電阻率異常追蹤或利用異常形狀、采樣時(shí)間計(jì)算異常體的平面范圍和深

度。

7.5.3應(yīng)依據(jù)隧道瞬變電磁剖面曲線，結(jié)合發(fā)射回線、目標(biāo)體、探頭（接收線圈）的耦

合關(guān)系，確定是否存在異常。當(dāng)在多測道剖面曲線上出現(xiàn)大于背景場2~3倍以上噪聲水平

的連續(xù)3~5個(gè)測點(diǎn)、且所組成的曲線連續(xù)圓滑、軌跡清晰，可認(rèn)為是不良地質(zhì)體異常。

7.5.4通常采用從已知到未知的類比法和模型對(duì)比法研究異常的幅度、形狀變化、時(shí)間

特性等特征規(guī)律，從而確定出現(xiàn)異常的位置。

7.5.5結(jié)合地質(zhì)條件、視電阻率特征、被探測地質(zhì)體的性質(zhì)和幾何特征、已知干擾進(jìn)行

綜合分析，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行瞬變電磁法正演和反演。

7.5.6若視電阻率等值線縱深剖面中低阻異常區(qū)域反映較為明顯，則先勾繪異常軸或圈

出異常區(qū)域，結(jié)合地質(zhì)資料和掌子面地質(zhì)描述對(duì)異常區(qū)域做深入地質(zhì)分析，判斷引起異常

的原因，采用專業(yè)地質(zhì)術(shù)語進(jìn)行解釋；若視電阻率等值線縱深剖面中低阻異常區(qū)域反應(yīng)不

明顯，則結(jié)合其它處理圖件對(duì)視電阻率剖面圖進(jìn)一步詳細(xì)分析，結(jié)合地質(zhì)資料和掌子面地

質(zhì)描述對(duì)前方圍巖做出預(yù)報(bào)。

7.5.7在提交的時(shí)間剖面中應(yīng)標(biāo)出地層的視電阻率范圍和探測對(duì)象的異常范圍值。

7.5.8瞬變電磁數(shù)據(jù)異常識(shí)別要素應(yīng)包括視電阻率大小、異常形狀、異常的縱向延伸、

異常的連續(xù)性以及異常內(nèi)部信息。

7.5.9數(shù)據(jù)綜合解釋應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資料、掌子面的干擾，剔除探測結(jié)果誤

差，獲取異常信息，并應(yīng)解釋該異常信息。

7.5.10瞬變電磁數(shù)據(jù)異常解釋結(jié)果應(yīng)包括斷層、巖溶、裂隙發(fā)育帶、地質(zhì)情況變化等，

其異常識(shí)別應(yīng)按照表1的規(guī)定解釋。

表1隧道不良地質(zhì)體異常特證匯總

不良地質(zhì)類型異常剖面圖特證

斷層對(duì)于掌子面前方存在含水?dāng)鄬拥那闆r，視電阻率等值線基本呈直線，且在斷層區(qū)域

較為密集，視電阻率值隨深度的增加而驟減。穿過斷層后視電阻率等值線逐漸變稀

疏，視電阻率值隨深度的增加繼續(xù)均勻增大；

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溶洞對(duì)于掌子面前方存在單一富水溶洞的情況，視電阻率等值線會(huì)在溶洞所在區(qū)域發(fā)生

彎曲甚至閉合，且該處視電阻率值較其它區(qū)域明顯偏低。對(duì)于掌子面前方存在多個(gè)

富水溶洞的情況，剖面上多個(gè)溶洞對(duì)應(yīng)區(qū)域都存在上述現(xiàn)象；

裂隙發(fā)育帶對(duì)于掌子面前方存在多處含水裂隙的情況，視電阻率等值線會(huì)在對(duì)應(yīng)區(qū)域發(fā)生小范

圍閉合，且該處視電阻率值較低。

地質(zhì)情況變化對(duì)掌子面前方不存在不良地質(zhì)體的情況，視電阻率等值線基本呈直線，且視電阻率

值隨深度的增加而均勻變化。

7.5.11不良地質(zhì)體（儲(chǔ)、導(dǎo)水構(gòu)造）判斷標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以現(xiàn)場多次采集分析驗(yàn)證的數(shù)據(jù)為依

據(jù)，總結(jié)規(guī)律，找出隧址區(qū)異常標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)并歸一化處理，可推斷某個(gè)視電阻

率范圍為不良地質(zhì)體。

7.6資料反演

反演應(yīng)在對(duì)所測原始曲線進(jìn)行濾波處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行，根據(jù)各反演方法對(duì)已知地質(zhì)資

料的適用性，確定一種合適的反演方法對(duì)全區(qū)或局部資料進(jìn)行針對(duì)性反演。主要包括以下

內(nèi)容：

（1）根據(jù)已知的地質(zhì)資料，分析測區(qū)電性相對(duì)變化規(guī)律，初步了解測區(qū)剖面地質(zhì)地

電結(jié)構(gòu)，初步分析地電類型，為下一步反演做好準(zhǔn)備；

（2）通過構(gòu)建測區(qū)合理的地電正演模型進(jìn)行反演測試，確定一種最佳的反演方法；

（3）反演得到深度-電阻率參數(shù)。

7.7資料解釋

7.7.1資料解釋應(yīng)符合以下規(guī)定：

（1）在分析各項(xiàng)物性的基礎(chǔ)上，按照從已知到未知、先易后難、點(diǎn)面結(jié)合、反復(fù)認(rèn)

識(shí)、定性指導(dǎo)定量的原則進(jìn)行，并選用典型斷面做正演計(jì)算；

（2）結(jié)論應(yīng)明確，符合隧址區(qū)的地質(zhì)規(guī)律，與已知資料解釋不一致時(shí)，應(yīng)分析原因，

并對(duì)推斷的前提條件予以說明；

（3）解釋結(jié)果應(yīng)說明探測對(duì)象的形態(tài)、產(chǎn)狀、延伸等要素；對(duì)于已知資料不足，暫

時(shí)不能得出具體結(jié)論的異常，應(yīng)說明原因；

（4）解釋應(yīng)充分利用各種探測方法的成果。有鉆孔驗(yàn)證的隧道，應(yīng)充分利用鉆探資

料對(duì)解釋結(jié)果進(jìn)行全面修正。

7.7.2應(yīng)采用儀器配備軟件對(duì)獲得的瞬變電磁資料進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與解釋。

7.7.3在進(jìn)行解釋前應(yīng)詳細(xì)了解前期勘察資料，了解預(yù)報(bào)段附近的圍巖巖性、穩(wěn)定性、

地下水類型以及可能存在的不良地質(zhì)體等；通過綜合地質(zhì)解釋，逐個(gè)分析異常起因，做出

地質(zhì)解釋，并結(jié)合成果圖加以表述。

7.7.4解釋工作分為定性解釋、定量解釋和綜合地質(zhì)解釋。在實(shí)際解釋工作中，資料整

理、定性解釋、定量解釋和綜合地質(zhì)解釋需交叉或反復(fù)進(jìn)行，使得資料解釋工作逐步深化。

7.7.5定性解釋主要是利用整理后的曲線與理論曲線比較，依據(jù)物性和測區(qū)已知地質(zhì)資

料和地質(zhì)規(guī)律對(duì)異常的可能起因進(jìn)行解釋。

7.7.6定性解釋應(yīng)注意可能的多解性。當(dāng)存在多解性時(shí)，應(yīng)設(shè)法依據(jù)地質(zhì)概況、物性差

異、正演模擬、綜合資料等減少多解性；當(dāng)不能給出唯一解釋時(shí)，應(yīng)說明最可能的解釋及

可能的其他解釋。

15

T/CSPSTCX-2020

7.7.7定量解釋的主要任務(wù)是推斷目標(biāo)體的位置、產(chǎn)狀、形態(tài)、大小、電阻率及空間位

置，常用的方法為三維正演擬合法。

7.7.8綜合地質(zhì)解釋是結(jié)合測區(qū)地質(zhì)、物性和干擾情況，并在現(xiàn)場查證所工作掌子面測

線的基礎(chǔ)上，最終確定目標(biāo)體的里程、產(chǎn)狀及其空間分布，為隧道開挖驗(yàn)證提供依據(jù)。

7.7.9在進(jìn)行綜合地質(zhì)解釋時(shí)應(yīng)將定性、定量和綜合地質(zhì)解釋結(jié)果編繪成綜合解釋圖，

評(píng)估資料解釋推斷成果的可靠性，說明可能存在的問題與不足。

7.7.10凡推斷的不良地質(zhì)體異常，均應(yīng)提出開挖建議措施，建議書應(yīng)包括定性和定量

解釋結(jié)果與依據(jù)，建議的開挖支護(hù)參數(shù)及注意事項(xiàng)等。

7.8質(zhì)量評(píng)價(jià)

7.8.1應(yīng)從資料的完整性、齊全性、工作參數(shù)選擇、原始數(shù)據(jù)質(zhì)量、噪聲干擾水平和質(zhì)

量檢查與誤差統(tǒng)計(jì)的規(guī)范性等方面進(jìn)行。主要包括下列內(nèi)容：

（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量的定性評(píng)價(jià)：對(duì)相鄰延時(shí)道的衰減曲線進(jìn)行分析，一般來說，衰減曲

線連續(xù)性好的數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，反之，衰減曲線連續(xù)性不好的數(shù)據(jù)質(zhì)量不可靠；

（2）測區(qū)噪聲干擾水平分析：測區(qū)的噪聲干擾水平對(duì)晚期道的數(shù)據(jù)質(zhì)量影響大，晚

期道的數(shù)據(jù)信噪比≥3的測道數(shù)據(jù)才可靠；

（3）測區(qū)工作參數(shù)選擇的分析：應(yīng)對(duì)工作參數(shù)（發(fā)射電流、發(fā)射線框邊長、時(shí)窗范

圍、固定增益、疊加次數(shù)等）進(jìn)行評(píng)價(jià)。

7.8.2系統(tǒng)質(zhì)量檢查不應(yīng)低于總工作量的3%。對(duì)異常地段、可疑點(diǎn)、突變點(diǎn)重點(diǎn)檢查。

7.8.3系統(tǒng)質(zhì)量檢查時(shí)應(yīng)繪制質(zhì)量檢查對(duì)比曲線和誤差分布曲線并附誤差統(tǒng)計(jì)表。

7.8.4在進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)時(shí)，只統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間窗內(nèi)的測道，系統(tǒng)檢查結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)工作

精度要求。

8地質(zhì)預(yù)報(bào)成果

8.1一般規(guī)定

8.1.1隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)成果應(yīng)遵循解釋正確、定位準(zhǔn)確、科學(xué)有據(jù)、結(jié)論明確、易于處置

的原則。

8.1.2隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)成果應(yīng)包括下列內(nèi)容：

（1）瞬變電磁法數(shù)據(jù)解釋結(jié)果；

（2）隧道不良地質(zhì)體的位置信息；

（3）異常點(diǎn)定位與鉆探驗(yàn)證；

（4）隧道不良地質(zhì)體成因分析及處置建議。

（5）地質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)告編寫。

8.2瞬變電磁法數(shù)據(jù)解釋結(jié)果

瞬變電磁法數(shù)據(jù)解釋結(jié)果信息應(yīng)包括：

（1）異常類型、形狀、里程及規(guī)模等；

（2）文字報(bào)告和成果圖件。

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8.3不良地質(zhì)體異常定位與鉆探驗(yàn)證

8.3.1異常點(diǎn)定位應(yīng)根據(jù)隧道里程信息標(biāo)注，并采用輔助方法驗(yàn)證，優(yōu)先選用鉆探驗(yàn)證

法。

8.3.2不良地質(zhì)異常定位點(diǎn)與鉆探驗(yàn)證應(yīng)符合以下規(guī)定。

（1）應(yīng)對(duì)擬鉆孔位置現(xiàn)場標(biāo)注；

（2）鉆探前，應(yīng)查明掌子面穩(wěn)定性、整體性及開挖支護(hù)等情況；

（3）鉆探前，應(yīng)及時(shí)對(duì)存在掌子面塌方等不穩(wěn)定隱患進(jìn)行評(píng)判并警示標(biāo)志；

（4）鉆孔成果應(yīng)匯總到隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)綜合結(jié)果圖中；

（5）超前水平鉆探應(yīng)詳細(xì)描述巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、鉆進(jìn)速度、含水情況、鉆進(jìn)扭矩等

參數(shù)，便于后期對(duì)資料分析。鉆孔出水量大時(shí)，需測量出水壓力，監(jiān)測流量等，并詳細(xì)記

錄出水位置。

8.4隧道地質(zhì)災(zāi)害成因分析及處置建議

8.4.1應(yīng)根據(jù)隧道不良地質(zhì)體的類型、規(guī)模、水量，結(jié)合隧道地勘資料，初步判斷隧道

不良地質(zhì)體的成因。

8.4.2隧道不良地質(zhì)體處置建議應(yīng)參考隧道不良地質(zhì)體的類型、水量、等級(jí)、深度、范

圍、位置等信息，并結(jié)合隧道開挖設(shè)計(jì)資料提出專項(xiàng)處置方案。

8.4.3根據(jù)隧道不良地質(zhì)體類型，結(jié)合隧道開挖現(xiàn)場施工條件，應(yīng)因地制宜選擇開挖支

護(hù)方式。

8.5預(yù)報(bào)報(bào)告編寫

8.5.1報(bào)告編寫應(yīng)根據(jù)任務(wù)書、設(shè)計(jì)書、設(shè)計(jì)批復(fù)意見及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行。

8.5.2報(bào)告編寫應(yīng)在系統(tǒng)收集、分析、整理工作區(qū)所需工程地質(zhì)、水文等有關(guān)資料的基

礎(chǔ)上編寫。

8.5.3探測報(bào)告應(yīng)詳細(xì)、完整反映探測過程，數(shù)據(jù)真實(shí)、內(nèi)容完整、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)論準(zhǔn)

確；報(bào)告附圖、附件目的明確、配置合理、美觀整潔。

8.5.4探測報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容

（1）項(xiàng)目概況、瞬變電磁法探測的技術(shù)依據(jù)、目的和要求；

（2）探測區(qū)域概況、地質(zhì)與地球物理特征；

（3）已有資料的收集和利用情況；

（4）技術(shù)方案及安全專項(xiàng)方案；

（5）工作方法及質(zhì)量評(píng)價(jià)；

（6）資料處理方法及探測結(jié)果；

（7）成果鉆探驗(yàn)證；

（8）隧道不良地質(zhì)體初步成因分析；

（9）結(jié)論及處置建議；

（10）附圖和附表。

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附錄A（資料性附錄）條文說明

A.1發(fā)射與接收線圈

由于接收線圈過渡過程對(duì)視電阻率的影響呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，可以通過合理的選擇

接收線圈的有效面積、合理的設(shè)計(jì)其幾何尺寸，使在此時(shí)分布參數(shù)作用下的電壓畸變?yōu)樽?/p>

小、信號(hào)的有效時(shí)間范圍最為寬廣。

A.1.1最佳有效發(fā)射磁矩的計(jì)算

小回線裝置中，發(fā)射線圈的半徑較小，為了能夠探測較大的深度以及獲得比較強(qiáng)的感

應(yīng)信號(hào)，通常發(fā)射線圈的匝數(shù)繞制的比較多、發(fā)射機(jī)的供電電壓比較大、發(fā)射電流也比較

大，以此來增加發(fā)射磁矩。圓形發(fā)射線圈的磁矩m可表示為：

UUSr

m=IS=0Nr2=00F

1FN2r/SFF2

FFF0F（A-1）

SUR

其中，F(xiàn)為發(fā)射線圈的有效面積，0為發(fā)射機(jī)外接電源的供電電壓，F(xiàn)為發(fā)射線圈

NrS

的電阻，F(xiàn)為發(fā)射線圈的匝數(shù)，F(xiàn)為發(fā)射線圈的半徑，0為導(dǎo)線的截面積，F(xiàn)為發(fā)射線

圈材料的電阻率。

從式（A-1）可以看出，增加有效磁矩的方法有：提高發(fā)射機(jī)供電電壓，增加導(dǎo)線截

面積，采用電阻率較小的導(dǎo)線以及增加發(fā)射線圈的半徑。實(shí)際中可采取電瓶串接的方式提

高供電電壓以及導(dǎo)線并繞的方式來增加導(dǎo)線截面積等有效措施來增加發(fā)射磁矩。

A.1.2接收線圈分布參數(shù)的計(jì)算

（1）內(nèi)阻的計(jì)算

R=l/S

接收線圈內(nèi)阻根據(jù)電阻計(jì)算公式JJJ可方便算出。

l

其中，ρJ為接收線圈材料的電阻率，SJ為接收線圈導(dǎo)線的截面積，J為接收線圈導(dǎo)線

的總長度。

（2）電感的計(jì)算

接收線圈電感的計(jì)算公式為：

02'

L=NdJ

4（A-2）

'

式（A-2）中，N為接收線圈的匝數(shù)，dJ為接收線圈的直徑，是隨變量β變化而變化

的量（β=h/dJ，h為接收線圈的垂向高度）。

244124

'=2[(1+?+)ln?+++]

86423296（A-3）

（3）分布電容的計(jì)算

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接收線圈分布電容是指接收線圈兩端的等效入口電容，與通常提及的電感線圈的匝間

電容、層間電容等有所區(qū)別。實(shí)際中繞制接收線圈時(shí)，總是想方設(shè)法減小分布電容C，例

如采用蜂房式繞法，累進(jìn)式繞法以及交叉繞法等方法來達(dá)到此目的。

A.1.3發(fā)射回線邊長和發(fā)射電流選擇

探測深度與大地電阻率、發(fā)射磁矩（發(fā)射電流乘以回線面積）、環(huán)境噪聲、儀器分辨

率等因素有關(guān)，發(fā)射回線邊長的選擇應(yīng)根據(jù)具體任務(wù)、目標(biāo)體與周圍電性參數(shù)以及發(fā)送系

統(tǒng)性能等情況綜合確定。原則上應(yīng)考慮足夠大的發(fā)送磁矩，以確保接收信噪比足夠大。最

大探測深度（H）可參考公式（A-4）估算：

1/5

LI2

H=0.551

（A-4）

=RN

m（A-5）

式中：

H—最大探測深度，米（m）；

L—發(fā)射回線邊長，米（m）；

I—發(fā)射電流，安培（A）；

1—上覆地層綜合電阻率，歐姆.米（Ω.m）；

—最小可分辨率電壓，一般為0.2~0.5納伏/米2（nv/m2）；

Rm—最低限度的信噪比，一般應(yīng)≥3；

N—噪音電平，納伏/米2（nv/m2）。

發(fā)送電流強(qiáng)度的選擇，應(yīng)綜合考慮發(fā)射機(jī)性能、回線電阻大小等因素，在條件允許的

情況下盡量增大發(fā)送電流強(qiáng)度。

A.2時(shí)窗范圍確定

時(shí)窗范圍取決于測區(qū)內(nèi)所要探測的目標(biāo)體的規(guī)模及電性參數(shù)的變化范圍，地電斷面的

類型、層參數(shù)、勘探深度等諸多因素，具體時(shí)窗范圍應(yīng)通過野外試驗(yàn)確定。

最長時(shí)窗可根據(jù)公式（A-6）估算：

H2

t=

784(t）（A-6）

式中：

t—斷電后延時(shí)，毫秒（ms）；

H—最大勘探深度，米（m）；

(t）—延時(shí)t時(shí)刻視電阻率，歐姆.米（Ω.m）；

對(duì)于中心回線裝置，上式中的視電阻率值可根據(jù)晚期公式（A-7）計(jì)算獲得：

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2/3

2M

()t=00q

4t5()/tdBtdt

（A-7）

MIL=2（A-8）

式中：

()t—延時(shí)t時(shí)刻視電阻率，歐姆.米（Ω.m）；

=410?7

0—真空磁導(dǎo)率，0亨利/米（H/m）；

M—發(fā)射磁矩，安培.平方米（A.m2）；

q—接收線圈有效面積，平方米（m2）；

t—衰減時(shí)間，毫秒（ms）；

dBt(d)/t—磁場感應(yīng)強(qiáng)度B關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；

I—發(fā)射電流，安培（A）；

L—發(fā)射回線邊長，米（m）。

選擇合適的時(shí)間窗口和采樣間隔，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集中的干擾變化和圖像效果及時(shí)調(diào)整

工作參數(shù)。

T0.6SH

（1）對(duì)于高阻或空氣介質(zhì)中的板狀體而言，起始時(shí)間min0minmin；式中Smin、

Hmin為所要求的板體縱向電導(dǎo)、埋深。

T80/aT80/a

（2）對(duì)于高阻或空氣介質(zhì)中的球體而言minmax，minmax，

a1/a2

maxmin0min。式中σmin、αmin為所要求的球體電導(dǎo)率、半徑。

（3）對(duì)于一維層狀介質(zhì)而言，求解目的層偏離圍巖的起始時(shí)間為

T2107(H/)

minminmax，也可粗略求得對(duì)目的層可分辨的Smin值。

（4）建模“模擬”計(jì)算

TEM應(yīng)用于隧道探測具有前提及前景，但能否有成效由綜合因素決定，首先是目標(biāo)體

具有一定導(dǎo)電性及規(guī)模，所能探測的深度范圍主要決定于圍巖電阻率及時(shí)窗。對(duì)于探測空

洞而言，它沒有直接產(chǎn)生電磁感應(yīng)的前提，其異常只可能是伴隨具有導(dǎo)電性的圍巖而生，

在具有一定條件下，有可能被“發(fā)現(xiàn)”。計(jì)算結(jié)果綜述：

①探測高阻圍巖條件下幾米以內(nèi)的裂隙、巖溶、溶蝕體，若其導(dǎo)電性較差，要求時(shí)窗

的Tmin≈0.nμs，Tmax≈100μs以內(nèi)，除此之外，對(duì)設(shè)備還提出了區(qū)別于常規(guī)儀器相當(dāng)

苛刻的技術(shù)要求。

②取Tmin≈nμs的情況下，其Tmax≈1000μs，已基本上可以滿足需要。

③對(duì)于超淺層探測，Tmin僅是必要條件，取得好效果必然要求的充分條件是：設(shè)備抗

干擾和頻帶寬達(dá)標(biāo)、Tof和一次場過渡過程的影響降到最低的程度，以及合理的工作裝置。

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A.3數(shù)據(jù)采集

A.3.1瞬變電磁信號(hào)特點(diǎn)

在瞬變電磁探測時(shí)，接收線圈觀測到的感應(yīng)電壓的時(shí)間特性為

12

v(t)e?nt/

i=1（A-9）

瞬變電磁場信號(hào)具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍大，同一個(gè)觀測點(diǎn)早期到晚期的信號(hào)幅值從n×105μV變到0.n

μV。

（2）信號(hào)的頻帶寬，信號(hào)頻率從n～n×104Hz。

（3）信號(hào)衰減快，在早期，信號(hào)幅值高且衰減速度很快；而晚期的信號(hào)很弱，已達(dá)

微伏數(shù)量級(jí)，并且衰減速度慢得多。

瞬變電磁信號(hào)在早、中、晚期的衰減速度差別相當(dāng)大，在很寬的時(shí)間范圍內(nèi)為了不失

真、準(zhǔn)確地確定瞬變電磁信號(hào)的衰減特性，除了在足夠?qū)挼臅r(shí)間范圍內(nèi)必須有足夠的取樣

道外，各采樣道之間的間隔及取樣數(shù)據(jù)窗口寬度應(yīng)隨取樣道不同而有所改變。在早期，信

號(hào)幅值高而且衰減速度快，因此取樣時(shí)間的間隔及采樣窗口的寬度都必須相當(dāng)窄才能保證

足以精確地分辨信號(hào)的衰減特性；在晚期，取樣間隔及窗寬應(yīng)增大，以適應(yīng)弱信號(hào)慢衰變

的特性。在淺層探測中要充分利用關(guān)斷期間的信號(hào)，信號(hào)采集應(yīng)從電流開始關(guān)斷作為零時(shí)

刻點(diǎn)。

在測探工作中，時(shí)間范圍決定于探測深度，對(duì)于同一個(gè)測點(diǎn)來說，早期到晚期的信號(hào)

的動(dòng)態(tài)范圍較大，幅值從幾十伏到幾微伏，異常的幅值除了與ρ值有關(guān)外，還與地質(zhì)對(duì)象

的大小、埋深及觀測點(diǎn)的位置等幾何形狀有關(guān)。

瞬變電磁法是一種寬頻電磁系統(tǒng)，在理論上其頻帶寬度是無限的，但是由于觀測儀器

的限制，一般能夠進(jìn)行觀測的頻帶為幾赫茲到數(shù)十千赫茲，而隨著諧波次數(shù)的增高，電磁

能量衰減快，由于高頻分量對(duì)淺層勘探更有利，所以采集系統(tǒng)的頻帶應(yīng)該盡量的寬，然而

頻帶過寬會(huì)使系統(tǒng)的信噪比下降，所以采集系統(tǒng)應(yīng)選擇合適的頻寬，并且提高儀器的觀測

靈敏度和抗干擾能力或者增大發(fā)射功率并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波等方法，提高晚期觀測數(shù)據(jù)的信

噪比。

A.3.2淺層探測信號(hào)的檢測

由于發(fā)射線圈為非純電阻性負(fù)載，發(fā)射電流的關(guān)斷時(shí)間不為零，所以從電流開始關(guān)斷

時(shí)刻起記錄的響應(yīng)，存在一次場和瞬變二次場，稱為全程瞬變電磁場。

如果接收線圈的分布電容為零，線圈沒有過渡過程，此時(shí)接收的全程瞬變磁場包括兩

部分：電流關(guān)斷期間形成的一次磁場、電流關(guān)斷后的瞬變二次場。而實(shí)際上分布電容不為

零，線圈存在過渡過程，接收的全程瞬變信號(hào)發(fā)生了畸變，接收的是線圈上分布電容的電

位變化。

目前國內(nèi)外地面使用的TEM數(shù)據(jù)采集方式多為稀疏采樣（積分采樣、端部或中值采

樣），主要的技術(shù)缺陷為：

（1）數(shù)據(jù)量太小，無法采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù)，導(dǎo)致處理后的數(shù)據(jù)丟失了大量的

細(xì)節(jié)信息；

（2）單點(diǎn)數(shù)據(jù)覆蓋的觀測區(qū)域比較大，使得分辨率較小，從而導(dǎo)致對(duì)細(xì)節(jié)的記錄不

全或誤差較大。

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在早期，信號(hào)幅值強(qiáng)而且衰減快，所以要對(duì)信號(hào)密集采樣，在晚期，信號(hào)弱而且衰減

緩慢，雖然密集采樣對(duì)于數(shù)據(jù)量比較大，但淺層探測更加注重早期數(shù)據(jù)，晚期的時(shí)間不