[發明專利]基于跨孔電阻率CT多尺度反演的孤石邊界識別與成像方法

有效

• 申請號: 202010071585.1
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111221048B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 劉征宇;龐永昊;聶利超;王寧;閆冰;鄧朝陽
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種基于跨孔電阻率CT多尺度反演的孤石邊界識別與成像方法，根據初步探測結果，確定地質構造與環境狀態信息，并根據探測結果劃分精細探測區域，即可能的孤石群賦存區；在確定的精細探測區域，根據地表場地條件布置鉆孔，鉆孔內布置測線和電極，形成跨孔電阻率CT的探測空間；依據孤石群探測精度需求，確定電極間距以及正反演模型的網格大小；使用全空間跨孔電阻率CT方法進行數據采集；提取迭代模型的邊界特征參數，構造針對邊界特征參數的多尺度反演目標函數及反演方程，求解反演方程，得到邊界特征參數的反演結果，實現孤石邊界識別。

技術領域

本公開屬于孤石邊界識別與成像技術領域，涉及一種基于跨孔電阻率CT多尺度反演的孤石邊界識別與成像方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

盾構掘進機是地鐵隧道建設中常用機械。但是，盾構機在遇到孤石群等復雜地質條件時，如果不能提前探明，會發生卡機甚至塌方等災害。因此，保證施工安全的一個必要措施是：對孤石邊界準確的識別與成像。

跨孔電阻率CT是一種孔中精細探測方法，與地表電阻率探測方法相比，在精細化成像方面更具優勢：①電極深入圍巖，背景電磁干擾小；②深部區域的信號強度大；③數據量大，有效信息多。正是基于這種優勢，跨孔電阻率CT方法被認為在隱蔽不良地質精細探測領域具有更好的應用和發展前景。

然而，跨孔電阻率CT作為一種直流電阻率法，與其他地球物理方法(如地震波法、雷達法等)相比，由于其固有的物理限制而具有較低的地質異常體界面識別能力，對中小不良地質體的空間定位和形態識別能力亟待提高和改善。

據發明人了解，目前，跨孔電阻率CT仍存在以下關鍵問題，尚未解決：

①由于數據不完整、不一致和噪聲數據，跨孔電阻率CT數據的反演和解釋通常是不準確的、非唯一的。對于跨孔電阻率CT反演，非唯一性通常導致反演陷入局部極小并產生虛假異常，這可能導致錯誤甚至誤導地質解釋。

在缺少先驗信息的情況下，正則化通常采用在最小二乘反演中施加普通光滑約束的形式，光滑約束反演產生平滑變化的電阻率分布模型，以不犧牲太多成像精度的方式來穩定反演過程和降低反演的非唯一性，但地質異常界面的定位難以精確確定。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種基于跨孔電阻率CT多尺度反演的孤石邊界識別與成像方法，本公開通過提取電阻率模型的邊界特征參數，將反演待求量由電阻率模型轉換為邊界特征參數，提升邊界信息在反演中的重要程度，更有針對性的對孤石邊界準確識別與成像。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種基于跨孔電阻率CT多尺度反演的孤石邊界識別方法，包括以下步驟：

根據初步探測結果，確定地質構造與環境狀態信息，并根據探測結果劃分精細探測區域，即可能的孤石群賦存區；

在確定的精細探測區域，根據地表場地條件布置鉆孔，鉆孔內布置測線和電極，形成跨孔電阻率CT的探測空間；依據孤石群探測精度需求，確定電極間距以及正反演模型的網格大小；

使用全空間跨孔電阻率CT方法進行數據采集；

提取迭代模型的邊界特征參數，構造針對邊界特征參數的多尺度反演目標函數及反演方程，求解反演方程，得到邊界特征參數的反演結果，實現孤石邊界識別。

作為可選擇的實施方式，進行探測，確定地質構造與環境狀態信息時，利用高密度電法或地震勘探進行探測。可以粗粒度的獲得地質構造信息和地質信息。

作為可選擇的實施方式，根據地表場地條件布置鉆孔時，盡量在目標體附近打孔，孔間距通常不超過孔深的0.75倍。