[發(fā)明專利]一種隧道含水地質(zhì)構(gòu)造超前探測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811373896.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN109461359A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高軍;盛永東;李秀君;王仁明;翁小川;陳擁軍;林曉;申百屯;湯宇;王偉;李波;楊文龍;陳敏;田佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高軍
• 主分類號(hào): G09B23/40
• 分類號(hào): G09B23/40;G01V3/38;G01N27/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 祁獻(xiàn)民

1.一種隧道含水地質(zhì)構(gòu)造超前探測(cè)方法，其特征在于，包括步驟：

根據(jù)含水地質(zhì)構(gòu)造的具體種類構(gòu)建地質(zhì)模型；

在所述地質(zhì)模型上布設(shè)測(cè)設(shè)線路；

接收用戶輸入的不同的地質(zhì)模型條件參數(shù)，模擬不同的含水地質(zhì)構(gòu)造；所述條件參數(shù)包括供電點(diǎn)源到測(cè)量電極一端的距離；

利用所述測(cè)設(shè)線路測(cè)設(shè)不同條件參數(shù)下的含水地質(zhì)構(gòu)造的視電阻率值；

根據(jù)所述視電阻率值繪制視所述條件下的視電阻率曲線圖；

根據(jù)所述視電阻率曲線圖確定隧道掌子面前方是否含水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含水地質(zhì)構(gòu)造的具體種類包括：斷層、破碎巖體含水帶、裂隙含水帶、裂隙狀溶洞、球形或橢球形溶洞；

所述根據(jù)含水地質(zhì)構(gòu)造的具體種類構(gòu)建地質(zhì)模型包括：將斷層、破碎巖體含水帶、裂隙含水帶以及裂隙狀溶洞，構(gòu)建為厚度為1m～4m的平板結(jié)構(gòu)；和/或，

將所述球形或橢球形溶洞構(gòu)建為直徑為0.5～3m的球體結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述地質(zhì)模型上布設(shè)測(cè)設(shè)線路包括步驟：

在所述地質(zhì)模型前方模擬隧道腔體，所述隧道腔體與地質(zhì)模型的空間位置關(guān)系為垂直或傾斜相交；

沿隧道走向立體布置多條測(cè)線在底板或邊墻上，進(jìn)行多測(cè)線立體測(cè)量；

將供電點(diǎn)源極固定在掌子面處不動(dòng)，將與源極相對(duì)的另一極設(shè)置在離掌子面無(wú)窮遠(yuǎn)處固定；

在測(cè)線上設(shè)置電位差計(jì)，將電位差計(jì)兩端的測(cè)量電極沿測(cè)線移動(dòng)以采集測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括測(cè)點(diǎn)的電位值；其中測(cè)量電極之間的距離恒定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述條件參數(shù)還包括：含水地質(zhì)構(gòu)造的種類、數(shù)量及與隧道腔體的空間位置關(guān)系；

所述利用所述測(cè)設(shè)線路測(cè)設(shè)不同條件參數(shù)下的含水地質(zhì)構(gòu)造的視電阻率值包括：

確定含水地質(zhì)構(gòu)造的種類、數(shù)量及與隧道腔體的空間位置關(guān)系；

若確定含水地質(zhì)構(gòu)造為單個(gè)與隧道腔體垂直的斷層、破碎帶或裂隙狀溶洞；

根據(jù)含水地質(zhì)構(gòu)造的種類、數(shù)量及與隧道腔體的空間位置關(guān)系構(gòu)建地質(zhì)模型及布設(shè)測(cè)線；

具體包括：構(gòu)建一條隧道腔體以模擬隧道，所述隧道腔體的電阻率ρ₃＝1×106Ω.m，在隧道腔體前方垂直設(shè)置單個(gè)平板結(jié)構(gòu)以模擬斷層、破碎帶或裂隙狀溶洞，隧道腔體與掌子面的相交位置設(shè)為原點(diǎn)，從所述原點(diǎn)開始在隧道腔體底部中線上布設(shè)測(cè)線，原點(diǎn)到所述平板結(jié)構(gòu)的距離設(shè)為d；

調(diào)整d值，獲取節(jié)點(diǎn)的視電阻率曲線；

根據(jù)所述視電阻率曲線確定視電阻率否存在極小值；

若存在極小值，則判斷所述極小值是否小于異常閾值，所述異常閾值為2800Ω.m；

若小于所述異常閾值，則確定掌子面前方含水。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述測(cè)設(shè)線路測(cè)設(shè)不同條件參數(shù)下的含水地質(zhì)構(gòu)造的視電阻率值之后包括：

確定視電阻率值中存在的異常值為單個(gè)或多個(gè)；所述異常值為一組數(shù)據(jù)中，波動(dòng)幅度較大的值；

若所述異常值為單個(gè)，則利用數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)圓滑處理技術(shù)剔除異常視電阻率值；

若為多個(gè)，則沿測(cè)線布置一條ERT測(cè)線；

利用所述ERT測(cè)線對(duì)異常體探測(cè)，通過三維反演獲取各異常體的電阻率值；所述異常體包括含有干擾體信息且掌子面前方含水體的地質(zhì)構(gòu)造及只含有干擾體信息時(shí)的地質(zhì)構(gòu)造；

根據(jù)公式求得去除干擾后的視電阻率數(shù)據(jù)值；

所述視電阻率數(shù)據(jù)值計(jì)算公式為：

ρs去除＝ρs干擾*ρs純隧道/ρs純干擾；ρs去除為去除干擾后的視電阻率數(shù)據(jù)；ρs干擾為含有干擾體信息且掌子面前方含水體時(shí)的視電阻率數(shù)據(jù)；ρs純干擾為只含有干擾體信息時(shí)的電阻率數(shù)據(jù)；ρs純隧道是指單純由于隧道腔體引起的視電阻率異常數(shù)據(jù)。