2020中铁物探年会报告v8与eh4系统amt数据的对比研究课件

V8与EH4系统AMT数据对比研究中铁一院甘肃勘察院物探所韩永琦蔡少峰

1V8与EH4系统AMT数据对比研究中铁一院甘肃勘察院物探所1前言目前国内深埋隧道AMT勘察中，V8和EH4是最常用的两种电磁勘探系统。目前针对这两种系统各有“说法”，但都没有进行过系统的对比研究。许多客户不明缘由，受干扰较大，不利于AMT技术的发展。本报告试图通过对同一地段两种系统采集数据及其处理结果的对比研究，找出不同系统的优缺点，使AMT技术得到更好地发展。2前言目前国内深埋隧道AMT勘察中，V8和EH4是最主要内容一、测区地质情况及测点布置二、原始数据（曲线）对比研究三、D+曲线编辑对比研究四、二维反演结果对比研究五、IMAGEM处理与WINGLINK软件处理结果对比研究六、结论与建议3主要内容一、测区地质情况及测点布置3一、测区地质情况及测点简介

测区位于湘西奥陶系灰岩地区，周围人文干扰轻微。测点按手持GPS导点野外布置，点距在50米左右。EH4与V8测点虽未重合，但整体可以反映测线范围内的地电情况,如下图所示：4一、测区地质情况及测点简介测区位于湘西奥陶系灰岩地区，周围二、原始数据（曲线）对比研究（两个典型曲线）5二、原始数据（曲线）对比研究（两个典型曲线）5EH4系统曲线图6EH4系统曲线图6V8系统曲线图7V8系统曲线图7V8曲线：1～6Hz段，视电阻率和相位呈现为“星散状”，无规律可言，与整个曲线趋势完全不相干，这段数据基本不可用（舍去）；600～4000Hz段，电阻率数据连续性较差，偏离趋势明显，而相位则表现为在0～90度间呈“∨”型上下剧烈震荡，许多相位数据甚至超出0～90度的范围，数据质量较差，许多情况下，这一段电阻率数据表现为“凹”陷，远离趋势，是后续曲线重点编辑的地段；4000～10000Hz段，电阻率数据常常表现为偏离趋势的单边下降，相位也有相似的特征，推测磁棒响应问题；6～600Hz段，趋势连续，数据质量较好，是后期数据编辑处理的主要依据频段。8V8曲线：8EH4曲线：15～100KHz整个频段，视电阻率曲线连续性较差，上下起伏较大，特别是100～400Hz频段，数据偏高，整体脱离趋势；相比较而言，相位曲线连续性稍好，但100～400Hz频段高低变化剧烈，也说明该段数据错误率较大，在后续曲线编辑时应剔除这段数据的干扰；50K～100KHz段曲线与V8曲线在高频段具有相同的特征，推测两种系统的磁棒在高频响应上响应不足或补偿不当。9EH4曲线：9三、D+曲线编辑对比研究视电阻率和相位曲线编辑不能割裂，需保证物理有效性；Parker和Whaler提出了D+拟合处理，具体见参考文献；D+处理目前只有一维拟合，但使用它进行曲线编辑结果在二维反演中也可以取得较好的效果。下图是V8和EH4两个典型数据xy支曲线的D+曲线编辑拟合结果：V8曲线舍去了1～6Hz频段的不合格数据，6～400Hz曲线（电阻率和相位）拟合误差较小；而400～10KHz段，相位曲线实测数据与拟合结果相比整体偏低且离散，电阻率则整体偏高且连续性较差。10三、D+曲线编辑对比研究视电阻率和相位曲线编辑不能割裂，需整个EH4曲线在100～400Hz和30K～100KHz两段偏离趋势较远，但D+拟合曲线基本反映了数据趋势，也保证了电阻率和相位的物理有效性。11整个EH4曲线在100～400Hz和30K～100KHz两段两种系统原始数据与D+拟合曲线间的均方偏差的统计结果

仪器类型参与数据量电阻率对数均方偏差相位算术均方差V87310.2917.5EH47410.4713.812两种系统原始数据与D+拟合曲线间的均方偏差的统计结果12

上表是对整个测区测点的原始数据与D+拟合曲线间的均方差的统计结果，电阻率采用对数均方偏差，相位使用算术均方偏差。从表1可以看出：电阻率V8的对数均方偏差明显小于EH4，而相位的算术均方偏差V8则明显大于EH4，这说明电阻率曲线V8的质量较好，而相位曲线则EH4稍好；这与对原始数据的直观认识相一致。

13上表是对整个测区测点的原始数据与D+拟合曲线间的均四、二维反演结果对比研究

反演使用Winglink软件下的带地形的二维非线性共轭梯度（NLCG）反演，设置每个数据点中高电阻率曲线的一支为TM极化曲线，并进行TM模式反演，用平均电阻率均匀模型作初始模型，采用D+编辑后的圆滑曲线作为反演目标，静态偏移设置为10%，其他参数两者一致。14四、二维反演结果对比研究反演使用WingliV8二维反演结果EH4二维反演结果15V8二维反演结果EH4二维反演结果15

从上图反演结果来看，两段主要低阻异常的平面位置对应良好（V8：S42～S44<->EH4:E4～E7，V8：S52～S55<->EH4:E17～E20），且第一段异常左倾，第二段异常陡倾，两者彼此一致；从电阻率数值上看，整体上V8较高，而EH4则较低，但都在本区灰岩电阻率的正常变化范围内。16从上图反演结果来看，两段主要低阻异常的平面位两个系统的异常差别也较为明显。第一段异常两者都沿倾向一直向下延伸，EH4的低阻异常非常明显，更容易解释为岩溶强烈发育且充泥充水，而V8的异常电阻率相对较高，容易解释为灰岩裂隙发育，是较好的溶蚀通道。第二段低阻异常，EH4主要表现在浅部，在600米高程向下逐渐封闭，V8则表现为垂直延伸更深，向下没有封闭，但两异常的电阻率差异不明显；两者都可以解释为600米高程以上，岩溶发育、充水，以下则裂隙发育，溶蚀通道良好。17两个系统的异常差别也较为明显。第一段异常两者都沿倾向一直向下五、IMAGEM处理与WINGLINK软件处理结果对比研究1、兰渝线某隧道EH4数据两种处理结果对比

IMAGEM结果WINGLINK结果18五、IMAGEM处理与WINGLINK软件处理结果对比研究1IMAGEM结果WINGLINK结果19IMAGEM结果WINGLINK结果192、黔张常线某隧道EH4数据两种处理结果对比IMAGEM结果0.1WINGLINK结果202、黔张常线某隧道EH4数据两种处理结果对比IMAGEM结果六、结论及建议V8在6Hz以下、600～6000Hz两个频段的数据质量较差，应结合地质情况，斟酌使用。求取电阻率、相位时算法上的差异，造成了EH4曲线的连续性差于V8；D+拟合可以提高数据的信噪比；两系统二维反演结果基本对应，200米以内EH4分辨率较高，V8结果更为可靠；两套系统在自身的最高频率段（V8：10K～6KHz，EH4：100K～60KHz）内的数据，应予以舍弃。EH4数据经D+曲线编辑后，通过Winglink带地形二维反演效果更好，易于解释。21六、结论及建议V8在6Hz以下、600～6000Hz两个频段汇报完毕，谢谢！22汇报完毕，谢谢！22V8与EH4系统AMT数据对比研究中铁一院甘肃勘察院物探所韩永琦蔡少峰

23V8与EH4系统AMT数据对比研究中铁一院甘肃勘察院物探所1前言目前国内深埋隧道AMT勘察中，V8和EH4是最常用的两种电磁勘探系统。目前针对这两种系统各有“说法”，但都没有进行过系统的对比研究。许多客户不明缘由，受干扰较大，不利于AMT技术的发展。本报告试图通过对同一地段两种系统采集数据及其处理结果的对比研究，找出不同系统的优缺点，使AMT技术得到更好地发展。24前言目前国内深埋隧道AMT勘察中，V8和EH4是最主要内容一、测区地质情况及测点布置二、原始数据（曲线）对比研究三、D+曲线编辑对比研究四、二维反演结果对比研究五、IMAGEM处理与WINGLINK软件处理结果对比研究六、结论与建议25主要内容一、测区地质情况及测点布置3一、测区地质情况及测点简介

测区位于湘西奥陶系灰岩地区，周围人文干扰轻微。测点按手持GPS导点野外布置，点距在50米左右。EH4与V8测点虽未重合，但整体可以反映测线范围内的地电情况,如下图所示：26一、测区地质情况及测点简介测区位于湘西奥陶系灰岩地区，周围二、原始数据（曲线）对比研究（两个典型曲线）27二、原始数据（曲线）对比研究（两个典型曲线）5EH4系统曲线图28EH4系统曲线图6V8系统曲线图29V8系统曲线图7V8曲线：1～6Hz段，视电阻率和相位呈现为“星散状”，无规律可言，与整个曲线趋势完全不相干，这段数据基本不可用（舍去）；600～4000Hz段，电阻率数据连续性较差，偏离趋势明显，而相位则表现为在0～90度间呈“∨”型上下剧烈震荡，许多相位数据甚至超出0～90度的范围，数据质量较差，许多情况下，这一段电阻率数据表现为“凹”陷，远离趋势，是后续曲线重点编辑的地段；4000～10000Hz段，电阻率数据常常表现为偏离趋势的单边下降，相位也有相似的特征，推测磁棒响应问题；6～600Hz段，趋势连续，数据质量较好，是后期数据编辑处理的主要依据频段。30V8曲线：8EH4曲线：15～100KHz整个频段，视电阻率曲线连续性较差，上下起伏较大，特别是100～400Hz频段，数据偏高，整体脱离趋势；相比较而言，相位曲线连续性稍好，但100～400Hz频段高低变化剧烈，也说明该段数据错误率较大，在后续曲线编辑时应剔除这段数据的干扰；50K～100KHz段曲线与V8曲线在高频段具有相同的特征，推测两种系统的磁棒在高频响应上响应不足或补偿不当。31EH4曲线：9三、D+曲线编辑对比研究视电阻率和相位曲线编辑不能割裂，需保证物理有效性；Parker和Whaler提出了D+拟合处理，具体见参考文献；D+处理目前只有一维拟合，但使用它进行曲线编辑结果在二维反演中也可以取得较好的效果。下图是V8和EH4两个典型数据xy支曲线的D+曲线编辑拟合结果：V8曲线舍去了1～6Hz频段的不合格数据，6～400Hz曲线（电阻率和相位）拟合误差较小；而400～10KHz段，相位曲线实测数据与拟合结果相比整体偏低且离散，电阻率则整体偏高且连续性较差。32三、D+曲线编辑对比研究视电阻率和相位曲线编辑不能割裂，需整个EH4曲线在100～400Hz和30K～100KHz两段偏离趋势较远，但D+拟合曲线基本反映了数据趋势，也保证了电阻率和相位的物理有效性。33整个EH4曲线在100～400Hz和30K～100KHz两段两种系统原始数据与D+拟合曲线间的均方偏差的统计结果

仪器类型参与数据量电阻率对数均方偏差相位算术均方差V87310.2917.5EH47410.4713.834两种系统原始数据与D+拟合曲线间的均方偏差的统计结果12

上表是对整个测区测点的原始数据与D+拟合曲线间的均方差的统计结果，电阻率采用对数均方偏差，相位使用算术均方偏差。从表1可以看出：电阻率V8的对数均方偏差明显小于EH4，而相位的算术均方偏差V8则明显大于EH4，这说明电阻率曲线V8的质量较好，而相位曲线则EH4稍好；这与对原始数据的直观认识相一致。

35上表是对整个测区测点的原始数据与D+拟合曲线间的均四、二维反演结果对比研究

反演使用Winglink软件下的带地形的二维非线性共轭梯度（NLCG）反演，设置每个数据点中高电阻率曲线的一支为TM极化曲线，并进行TM模式反演，用平均电阻率均匀模型作初始模型，采用D+编辑后的圆滑曲线作为反演目标，静态偏移设置为10%，其他参数两者一致。36四、二维反演结果对比研究反演使用WingliV8二维反演结果EH4二维反演结果37V8二维反演结果EH4二维反演结果15

从上图反演结果来看，两段主要低阻异常的平面位置对应良好（V8：S42～S44<->EH4:E4～E7，V8：S52～S55<->EH4:E17～E20），且第一段异常左倾，第二段异常陡倾，两者彼此一致；从电阻率数值上看，整体上V8较高，而EH4则较低，但都在本区灰岩电阻率的正常变化范围内。38从上图反演结果来看，两段主要低阻异常的平面位两个系统的异常差别也较为明显。第一段异常两者都沿倾向一直向下延伸，EH4的低阻异常非常明显，更容易解释为岩溶强烈发育且充泥充水，而V8的异常电阻率相对较高，容易解释为灰岩裂隙发育，是较好的溶蚀通道。第二段低阻异常，EH4主要表现在浅部，在600米高程向下逐渐封闭，V8则表现为垂直延伸更深，向下没有封闭，但两异常的电阻率差异不明显；两者都可以解释为6