[發明專利]基于電刺激的三維層析成像堤壩隱伏滲漏通道掃描方法

在審

• 申請號: 202010513344.8
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111721831A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 梁越;葉天齊;鄧智中;夏日風;孫志偉;張宏杰;汪魁;趙明階;邢冰
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G01N27/04;G01N15/08
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了基于電刺激的三維層析成像堤壩隱伏滲漏通道掃描方法，包括以下步驟：步驟1，對探測的區域進行合理的選擇，合理布置探井，并在該區域的地表和地下布設探測電極；步驟2，連接探測裝置、放電裝置、電極，對待測區域進行放電，收集電信號響應；步驟3，對收集的電信號進行處理，并進行正演和反演，達到精度后對反演結果進行分析，得到地層的含水層和滲漏通道的信息，并繪制地層信息的圖像實現地層的精確層析掃描。本方法對于一般的探測方法具有探測周期短，反演結果快，精度高等優點，對含水層和滲透通道的效果顯著，值得大范圍推廣使用。

技術領域

本發明涉及地層巖性、地質構造地球物理勘探領域，具體涉及對于堤壩電刺激下的滲漏通道的三維層析成像的精準探測。

背景技術

我國堤壩數量眾多，然而由于修建時間較長，加之以往技術不夠成熟，致使我國有90％的堤壩工程都存在滲漏的問題，其中有30％滲漏較為嚴重。當水位上升時，水流跟著壩基或者山體的縫隙滲漏，導致水流的損失，致使堤壩部分或者全部失效，據調查，眾多的大壩失事事件都和滲漏有著密切的聯系。在汛期水位較高時，一些堤壩的極易發生管涌、流土、接觸沖刷、接觸流失等滲透破壞問題，時刻危及著人們的生命財產安全。雖然找到滲漏通道就可以較為有效的治理滲漏的問題，但是滲漏通道具有極其隱蔽的性質，想找到滲漏通道具有相當大的難度。

現存的探測滲漏通道的方法主要有溫度示蹤法，電磁波法和同位素示蹤法等。這些方法都是通過一些手段間接的掌握滲漏通道的位置，如溫度示蹤法是通過探測溫度的細微變化以此來計算和推測滲漏的位置和水流流速流向等信息。但是這些方法都易于受到各種外部和內部條件的干擾，如地層的非均質性，而且都達不到較高的精度要求。

三維層析掃描是近年來興起的一種有效的刻畫地層三維非均質構造的探測手段，刻畫含水介質水力參數三維空間分布的創新方法。也是現在工程界備受關注的方法之一，它將醫學的層析原理整合到地層的探測和掃描中來，水力層析利用外界的刺激來得到地層的響應信息，通過正、反演。以此得到精確的地層的信息。貝葉斯統計學的模型是將先驗參數看成空間相關的隨機場，用均值和協方差描述它們的空間分布規律和不確定性。當吸收水力層析掃描觀測后，可以更新得到后驗均值和協方差。這類模型有足夠的自由度吸收大量的水力層析掃描數據。

因此，有必要研發一種基于三維層析掃描的堤壩隱伏滲漏探測方法。

發明內容

本發明的目的是提供基于電刺激的三維層析成像堤壩隱伏滲漏通道掃描方法。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，基于電刺激的三維層析成像堤壩隱伏滲漏通道掃描方法，包括以下步驟：

1)選取探測區域，在探測區域鉆取若干電勢探井，若干電勢探井呈網狀分布；鉆取所述電勢探井時，采集到不同深度的土樣，對土樣進行室內的通電后的土體電阻率測量，并對土樣的含水率、滲透系數進行測量；

2)每個所述電勢探井內布設若干探測電極Ⅰ，若干探測電極Ⅰ沿電勢探井的深度方向間隔布設；所述探測區域的地表布設若干探測電極Ⅱ，所有探測電極Ⅰ、探測電極Ⅱ與探測裝置連接；

3)采用所述探測裝置測量探測區域的自然電位，自然電位用于對以后測得的電信號數據進行修正；

4)所述探測裝置與放電裝置連接，并在探測裝置內設計放電程序和接收程序；

5)啟動所述探測裝置，探測裝置通過放電程序對若干探測電極Ⅰ和探測電極Ⅱ進行重復且有序的放電，通過接收程序對探測電極Ⅰ和探測電極Ⅱ的電刺激響應進行接收和存儲；

6)根據所述電刺激響應的信息建立探測區域的三維地質正分析模型和反演分析模型，利用連續線性估計算法融合電刺激作用下獲得的電勢響應數據，進行探測區域地層三維結構反演；