CFC是一种电磁波反射法探水技术，用于公路、铁路、水路、矿山、地铁等隧道的围岩含水性与含水量的探测预报。可探测隧道掌子面前方的含水构造与围岩富水情况，CFC不受掘进机机头和拱架等金属机具的影响，采用阵列式观测系统，不占用掌子面，不仅可用于钻爆隧道，还能应用于TBM、盾构隧洞与煤矿巷道，探测距离可达100米，分辨率达到1m。特点优势技术特点：①对围岩含水敏感 ②探测距离远 ③预报含水体位置与含水量大小
探测距离远不受金属机具影响，用锚杆、电极做天线，电磁波传播于岩体中分辨率高，米级，选用对岩体含水性最敏感的频段可靠性，阵列接收，具有方向性，双通道记录，归一化处理，消除发射因素的影响同时确定含水部位和含水量大小及最优波速与介电常数实验对比本文依托某铁路隧道的探水实例做 CFC 复频电导法与 TEM 瞬变电磁法的实际应用对比。
▌某铁路隧道工程概况某铁路隧道全长 14835m，隧道地质情况复杂，包括断层破碎带、褶皱、岩溶、瓦斯、软岩大变形、岩爆、高地温、顺层，发育 5 条断层、2 处可溶岩与非可溶岩接触带、1 处背斜及 1 处向斜，预测隧道最大涌水量为 10.8×104m3/d，且存在含碳质岩地层，设计确定为低瓦斯隧道，风险极大，为Ⅰ级风险隧道。隧道试验工区地层主要岩性为震旦系昆阳群黑山头组黑山头段(Pt1hs)板岩夹砂岩，穿越写莫逆断层，围岩受构造影响严重，节理裂隙发育，受挤压破碎严重。隧道施工过程中沿裂隙会有渗水、滴水现象，沿断层破碎带、影响带或节理裂隙密集带会有线状流水。附近地下水主要以第四系松散层孔隙潜水、基岩裂隙水为主，水量较大，可能遇到突水、突泥等问题。为保障隧道施工安全和工程质量，有必要进行超前探水。
▌CFC 预报结果外业工作结束后随即转入室内资料整理及解释工作，即时对当天采集数据进行分析、整理并检查和复核，在此基础上对所采集的数据进行综合分析、评价。CFC 室内资料整理及解释主要经过记录选取、数据预处理、观测系统几何位置编辑、频谱归一化、CFC 电磁波速扫描、CFC 合成孔径偏移成像计算等过程。偏移图像反应反射波相干能量的分布。图像的水平坐标为里程及距掌子面的距离，红色、黄色条纹表示相干能量强，反射波强，含水量大的界面，绿色次之，蓝色含水量少。数据处理结果得到掌子面 P5DK0+760 前方 100m 围岩含水结构的 CFC 偏移图像，如图 1 所示。
图 1 CFC 偏移图像从偏移图像可以看出，CFC 预报结果如下表所示。
▌TEM 预报结果TEM 预报时掌子面里程为 P5D1K0+760，探测时仪器接收线圈布置在掌子面后5 米（即里程为 P5D1K0+755），预报范围为接收线圈前方 20 米至 100 米(即P5D1K0+775～P5D1K0+855 段)，这是由瞬变电磁方法本身的特性导致，其接收线圈至其前方 20 米范围为探测盲区。本次 TEM 预报采集有效记录 7 组，为方便对比选用垂直视电阻率剖面，如图 2 所示。
图 2 垂直方向视电阻率剖面图根据垂直方向视电阻率剖面图可以看出，隧道轮廓线以内里程 0+775～0+805 区域有相对低阻异常（呈深蓝色）。根据本次视电阻率图，结合掌子面地下水发育情况，预报结论如下：1、P5DK0+775～P5DK0+813 段（38m）：视电阻率相对较低，推测地下水发育， 可能存在线状水～股状水；2、P5DK0+813～P5DK0+855 段（42m）：视电阻率相对较高，推测地下水较发 育，可能存在滴水~潮湿。
▌开挖验证
图3 开挖验证
▌现场地质素描结果如下：1、P5DK0+760～P5DK0+783 段，揭露围岩为灰白色砂岩，泥岩，强风化，中~厚层状，围岩较破碎~局部破碎，节理裂隙欠发育，掌子面潮湿，局部沿裂隙滴水。2、P5DK0+783～P5DK0+860 段，揭露围岩为灰白色砂岩，泥岩，强风化，中~厚层状，围岩破碎，层间夹有泥质夹层，节理裂隙发育，为短小型节理，层间结合性较差，沿裂隙面滴渗水，局部滴水成线。其中 P5DK0+827～P5DK0+838 段，地下水发育，沿裂隙面线状流水，拱脚有水渗出。由开挖验证可以看出，本次预报 CFC 结果与实际开挖情况较为吻合，如图3所示，预报含水段围岩位置的误差较小，TEM 预报结果与实际情况有所出入可能是受隧道内金属机具干扰，掌子面前方低阻异常可能是受电磁干扰导致。
▌小结开挖结果表明，CFC 探水技术与 TEM 相比，可有效避免隧道内台架等大型设备以及施工用电等强干扰，预报结果更准确。TEM 在掌子面 20m 内存在盲区，这恰巧是施工方所关注以及能够处理的位置，而 CFC 不存在探测盲区，可进行递进式探水预报。综上所述，CFC 探水技术与 TEM 相比，抗干扰能力更强，探水预报结果更准确，特别是在电磁环境复杂的隧道，如盾构、TBM 等施工隧道，是传统电磁探水技术无法比拟的。
探测距离远不受金属机具影响，用锚杆、电极做天线，电磁波传播于岩体中分辨率高，米级，选用对岩体含水性最敏感的频段可靠性，阵列接收，具有方向性，双通道记录，归一化处理，消除发射因素的影响同时确定含水部位和含水量大小及最优波速与介电常数实验对比本文依托某铁路隧道的探水实例做 CFC 复频电导法与 TEM 瞬变电磁法的实际应用对比。
▌某铁路隧道工程概况某铁路隧道全长 14835m，隧道地质情况复杂，包括断层破碎带、褶皱、岩溶、瓦斯、软岩大变形、岩爆、高地温、顺层，发育 5 条断层、2 处可溶岩与非可溶岩接触带、1 处背斜及 1 处向斜，预测隧道最大涌水量为 10.8×104m3/d，且存在含碳质岩地层，设计确定为低瓦斯隧道，风险极大，为Ⅰ级风险隧道。隧道试验工区地层主要岩性为震旦系昆阳群黑山头组黑山头段(Pt1hs)板岩夹砂岩，穿越写莫逆断层，围岩受构造影响严重，节理裂隙发育，受挤压破碎严重。隧道施工过程中沿裂隙会有渗水、滴水现象，沿断层破碎带、影响带或节理裂隙密集带会有线状流水。附近地下水主要以第四系松散层孔隙潜水、基岩裂隙水为主，水量较大，可能遇到突水、突泥等问题。为保障隧道施工安全和工程质量，有必要进行超前探水。
▌CFC 预报结果外业工作结束后随即转入室内资料整理及解释工作，即时对当天采集数据进行分析、整理并检查和复核，在此基础上对所采集的数据进行综合分析、评价。CFC 室内资料整理及解释主要经过记录选取、数据预处理、观测系统几何位置编辑、频谱归一化、CFC 电磁波速扫描、CFC 合成孔径偏移成像计算等过程。偏移图像反应反射波相干能量的分布。图像的水平坐标为里程及距掌子面的距离，红色、黄色条纹表示相干能量强，反射波强，含水量大的界面，绿色次之，蓝色含水量少。数据处理结果得到掌子面 P5DK0+760 前方 100m 围岩含水结构的 CFC 偏移图像，如图 1 所示。
图 1 CFC 偏移图像从偏移图像可以看出，CFC 预报结果如下表所示。
▌TEM 预报结果TEM 预报时掌子面里程为 P5D1K0+760，探测时仪器接收线圈布置在掌子面后5 米（即里程为 P5D1K0+755），预报范围为接收线圈前方 20 米至 100 米(即P5D1K0+775～P5D1K0+855 段)，这是由瞬变电磁方法本身的特性导致，其接收线圈至其前方 20 米范围为探测盲区。本次 TEM 预报采集有效记录 7 组，为方便对比选用垂直视电阻率剖面，如图 2 所示。
图 2 垂直方向视电阻率剖面图根据垂直方向视电阻率剖面图可以看出，隧道轮廓线以内里程 0+775～0+805 区域有相对低阻异常（呈深蓝色）。根据本次视电阻率图，结合掌子面地下水发育情况，预报结论如下：1、P5DK0+775～P5DK0+813 段（38m）：视电阻率相对较低，推测地下水发育， 可能存在线状水～股状水；2、P5DK0+813～P5DK0+855 段（42m）：视电阻率相对较高，推测地下水较发 育，可能存在滴水~潮湿。
▌开挖验证
图3 开挖验证
▌现场地质素描结果如下：1、P5DK0+760～P5DK0+783 段，揭露围岩为灰白色砂岩，泥岩，强风化，中~厚层状，围岩较破碎~局部破碎，节理裂隙欠发育，掌子面潮湿，局部沿裂隙滴水。2、P5DK0+783～P5DK0+860 段，揭露围岩为灰白色砂岩，泥岩，强风化，中~厚层状，围岩破碎，层间夹有泥质夹层，节理裂隙发育，为短小型节理，层间结合性较差，沿裂隙面滴渗水，局部滴水成线。其中 P5DK0+827～P5DK0+838 段，地下水发育，沿裂隙面线状流水，拱脚有水渗出。由开挖验证可以看出，本次预报 CFC 结果与实际开挖情况较为吻合，如图3所示，预报含水段围岩位置的误差较小，TEM 预报结果与实际情况有所出入可能是受隧道内金属机具干扰，掌子面前方低阻异常可能是受电磁干扰导致。
▌小结开挖结果表明，CFC 探水技术与 TEM 相比，可有效避免隧道内台架等大型设备以及施工用电等强干扰，预报结果更准确。TEM 在掌子面 20m 内存在盲区，这恰巧是施工方所关注以及能够处理的位置，而 CFC 不存在探测盲区，可进行递进式探水预报。综上所述，CFC 探水技术与 TEM 相比，抗干扰能力更强，探水预报结果更准确，特别是在电磁环境复杂的隧道，如盾构、TBM 等施工隧道，是传统电磁探水技术无法比拟的。
