1)鲁竹坝隧道的工程验证情况

鲁竹坝2#隧道进口里程为DK204+390，路肩标高586.27m，出口里程为DK209+535，路肩标高为550.09m，全长5 145m，目前该隧道已开挖5 116m。

隧道区内的主要地层为三叠系的嘉陵江组和大冶组灰岩，其间溶蚀洼地、落水洞、地下暗河特别发育。高频大地电磁异常主要表现为：

①水平发育，在隧道路肩标高附近及上部发育较大范围的低阻异常，这些异常分别与地表的溶蚀发育区有对应特征，部分直接与地表的落水洞或溶蚀洼地连通。

②呈层性，整个隧道的低阻异常分两层展布，在路肩以下100m左右的深度上还发育有溶蚀异常区。隧道开挖过程中在物探异常区，基本都揭示了较大规模的半充填溶洞，最大的溶洞沿线路走向长达142m，最小为4m(图3-74)。

图3-74鲁竹坝隧道高频大地电磁剖面图

2)八字岭隧道的工程验证情况

八字岭隧道全长5.867km，隧道最大埋深695m，该隧道已经贯通。

隧道的中心部位为一向斜构造，隧道围岩主要为三叠系大冶、嘉陵江组灰岩。地表溶蚀洼地、漏斗、落水洞遍布，并多呈串珠状。大气降水通过地表岩溶网络渗入地下汇集成地下河。根据地质情况判断，在隧道通过的向斜核部地层中，岩溶和地下暗河强烈发育，因此高频大地电测深测线布置在DK105+000～DK107+050的向斜核部地段，低阻岩溶异常位于隧道洞身以下200m左右，隧道洞身附近视电阻率等值线没有异常　表现(图3-75)，之后隧道开挖安全通过向斜核部，没有遇见任何岩溶发育现象。

图3-75八字岭隧道高频大地电磁剖面图

(比例尺1∶5 000)

3)野三关隧道突水前后的异常对应特征

野三关隧道全长13.846km，是宜万铁路全线最长的隧道。在2007年8月5日出口方向开挖至DK124+602时发生大规模突水突泥事故，并伴有大量泥砂块石涌出，块石为灰岩，未见磨圆，新老破裂混杂;淤泥质成分以炭质岩和角砾为主。突水约15.1万方，突泥约5.35万方。突水前高频大地电磁在隧道上方50～100m有呈层状分布的低阻异常(图3-76)，突水后异常扩大到隧道洞身附近，形成大片的低阻异常区，并在+680、+610、+545三处下延到隧道路肩以下(图3-77)，应为突水突泥的通道异常，后在+610布置的验证钻孔在隧道洞身上方揭示了突泥后形成的溶腔，为了查明突水溶腔与地表低阻溶蚀体之间的联系，做了多条横切剖面，其中与线路约70°夹角的横切剖面对突水溶腔与地面低阻岩溶的联系有明显反映(图3-78)。

图3-76宜万铁路野三关隧道+602突水前的高频大地电磁异常

图3-77宜万铁路野三关隧道+602突水后的高频大地电磁异常

图3-78野三关隧道突水后的横切剖面

4)龙鳞宫隧道溶洞底部准三维条件下的探测效果

高频大地电磁法除了可以在半无限空间应用于复杂地形条件下深埋岩溶隧道的勘探外，在一些特殊的地形条件下，即非半无限空间或全空间条件如地下坑道等，由于高频大地电磁在远区场始终处于垂直入射状态，因此在地下一定深度范围内，同样能接收到大地电磁信号，只要人和设备能进入，就能进行地下构筑物的基础勘探。

龙鳞宫隧道出口DK232+300～520段在施工中揭露一大型溶腔，由于浅埋、溶腔规模太大和施工震动的作用，由地面坍塌形成的坍塌物(块石夹少量黏土)堆积腔体中部，呈锥体状，锥体中心厚约34m。溶腔长轴与线路平行，纵向长度180m，横向宽度为65m，路肩以下最大深度76m(图3-79)。

图3-79宜万铁路龙鳞宫隧道出口溶腔纵断面图

图3-80龙鳞宫溶腔底部高频大地电磁剖面

该溶腔为古暗河通道，处于垂直渗漏带内，与近代暗河系统之间多以陡斜管道或垂直管道相连，形成复杂的空间岩溶管道系统。为了查明堆积体下部的岩溶分布情况，决定线路在溶洞中的通过方案，在溶腔底部的堆积体上布置了高频大地电磁测线，查明了堆积体的分布情况和堆积体下部的岩溶分布特征，后对底部岩溶异常进行钻探验证，验证结果为0～19m崩塌体、19～28m溶洞填充物、28～44m完整灰岩、44～94m碎石土夹砂(图3-80)。这是一个典型的非半无限空间条件下的应用实例，在这样的特殊条件下，高频大地电磁有效地解决了岩溶勘探的难题，为线路在溶洞中的通过方案提供了可靠的基础资料。

(10)应注意的事项

①选择方法和开展工作之前，应对工点的地质构造、地层结构和岩性及其物理特性有一个全面的了解，以合理选择外业工作的装置参数，保证外业数据的真实可靠。

②不同的处理参数可以得出完全不同的结果，因此资料处理流程及处理参数应根据大的构造格架和地层的物性特征合理选择。

③复杂的地形特征，特别是深切峡谷会引起假的断层异常，应注意地形改正，当地形异常与断层异常迭加时就难以确定;陡坡地段也会扭曲地层的分布形态。

④应用高频大地电磁法对地形复杂的深埋岩溶隧道勘探，可有效探测：向(背)斜构造在隧道纵断面上的展布形态、地层的产状，推测隧道通过的地层等地质构造框架;有一定宽度的断层及其产状和沿断层出现的溶蚀和岩层破碎情况;一定规模的地下溶蚀洞穴发育位置。

⑤深部岩溶能否形成异常，与电阻率差异的大小和岩溶的规模即径深比有关，当电阻率差异存在，而埋深较大时，其异常就显现不出来，多大的径深比能形成可供分辨的异常，是一个特别复杂的问题，有待进一步研究。同时，由于HMT是一种体积勘探，引起异常的地质体并不一定位于测线的正下方，因此验证没有发现对应的地质体是一种正常现象。

图3-81宜万铁路大支坪隧道DK137+766～831的溶洞异常

⑥由于高频大地电磁法仍然是一种体积勘探，且满足迭加原理，因此产生异常的地质体并不一定位于测线的正下方，对于岩溶异常的验证，不能依据验证钻孔是否揭示岩溶而评定该方法的有效性。宜万铁路的59个深孔钻探约近30个是参考高频大地电磁异常布置的，只有两个钻孔钻到了溶洞，而开挖过程中实际揭示的溶洞约占异常的70%。

⑦大地电磁法的原理是电磁波透入地下一定深度后，在低阻地质体中激发感应电磁场，并根据这个场的强弱和特性判断它的性质和空间形态。电磁波透入地下以后，将遵守趋肤定理，不同频率的电磁波具有不同的穿透深度，同一频率的电磁波遇到不同电阻率层面时，其穿透深度也不一样，而资料处理过程中这些问题是不能确定和兼顾的，因此异常的定量解释精度会存在一定的误差，施工中在异常部位虽然未揭示对应的地质体，依然应高度重视，该地质体有可能就存在于周边，图3-81是宜万铁路大支坪隧道DK137+720～850段的高频大地电磁低阻异常，测线沿线路中线布置，实际开挖过程中在相距30m平导中的对应地段揭示了纵向长度达65m的全充填溶腔，而在正线开挖过程中并没有发现任何溶蚀现象。彭家坡隧道在DK29+400～470有一低阻岩溶异常，隧道埋深约20m，异常从地表一直向下发育，达到路肩以下约40m，开挖中未见溶蚀现象，而在隧底探查时发现DK29+417～474存在地震反射异常，随进行钻探验证，结果在隧底3m以下发现高度达14.7m的无充填空腔(图3-82)。

图3-82宜万铁路彭家坡隧道DK29+400～470的岩溶异常

(11)推广应用和效果

配合宜万铁路的勘测、施工和二线建设，对宜万铁路30多座岩溶隧道进行了高频大地电磁测深勘探，测线长度达150多千米。通过对宜万铁路30座岩溶隧道工程验证的统计，隧道路肩附近共有低阻异常区176处(包括未开挖地段的异常)，其中有123处揭示了具有一定规模的岩溶地质现象，占异常总数的70%，共揭示一定规模的溶腔172处，有169处位于异常区(另外3处中，1处为高阻反应，2处没有异常反应)。该项技术还陆续推广应用到武广、郑西、石太、向蒲、贵广、涪利、多温等客运专线和长大干线铁路的勘测，以及多条高速公路和云南、内蒙、广东、湖南、湖北、贵州等省市多金属矿床及山西阳城煤矿和湖南澧县盐矿采空区的勘探。