[發(fā)明專利]基于航空物探三維反演結果的鐵路隧道極高地應力識別法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010595964.0
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111913226B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 韓永琦;杜世回;孟祥連;苗曉岐;蔡少峰;李建平;張文忠;胡清波;許勝;黃凱;馮武超;王杜江;常帥鵬;廖俊;羅文藝
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01L1/20;G01L1/12
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發(fā)明涉及一種基于航空物探三維反演結果的鐵路隧道極高地應力識別法。利用航空物探三維反演結果快速識別鐵路隧道是否存在極高地應力，為鐵路選線提供依據(jù)。其步驟為：1)對在鐵路隧道上方采集的多條測線的航空ZTEM數(shù)據(jù)，經過數(shù)據(jù)預處理后，進行MTZ3Dinv三維反演，形成電阻率三維成果圖，并據(jù)此提取隧道縱斷面及隧道洞身切平面電阻率等值線圖；2)對與ZTEM同時搭載采集的航空磁測資料經過預處理及正常場校正后得到的TMI資料，進行MVI三維反演，反演結果經過處理形成磁化率三維成果圖，并據(jù)此提取隧道縱斷面及隧道洞身切平面磁化率等值線圖；3)磁化率、電阻率特征分析；4)構造單元及巖性特征分析：5)滿足步驟3)?4)特征條件，則存在極高地應力。

技術領域：

本發(fā)明屬于航空地球物理勘探及其工程地質應用領域，具體涉及一種基于航空物探三維反演結果的鐵路隧道極高地應力識別法。

背景技術：

航空ZTEM(Z-axis?Tipper?Electromagnetics)系統(tǒng)是加拿大Geotech公司專有的Z軸傾子電磁系統(tǒng)的簡稱。系統(tǒng)搭載在直升機上，在空中測量天然場的垂直磁場Hz的時間序列信號，在地面基站測量兩個相互垂直的天然水平磁場Hx、Hy的時間序列信號。在對數(shù)據(jù)進行濾波、疊加、姿態(tài)校正、去除噪聲等處理后，進行傅利葉變換計算不同頻率的傾子矢量數(shù)據(jù)。

ZTEM傾子數(shù)據(jù)使用加拿大不列顛哥倫比亞大學地球物理反演實驗室(UBC-GIF)開發(fā)的MTZ3Dinv軟件進行三維反演。正反演理論可參考Elliot?Holtham?and?DouglasW.Oldenburg的文章《Three-dimensional?inversion?of?ZTEM?data》(Geophys.J.Int.(2010)182,168–182)。

航空磁測資料經過預處理及正常場校正后得到TMI(總磁場強度)，再進行磁化強度矢量(Magnetization?Vector?Inversion，MVI)三維反演(反演可在GEOSOFT系統(tǒng)下專用MVI模塊下進行)。

早期的磁化率3D點云反演(3D?voxel-based?modelling)，只考慮感應磁場的影響，是在假設地球磁場方向與磁異常方向相同的基礎上進行的三維反演。但是近年來的研究中發(fā)現(xiàn)，剩磁及其他因素的影響是普遍存在的。此時磁異常的方向與地球磁場方向并不相同，使得磁化率3D點云反演結果與實際情況存在較大偏差，進而影響對資料的分析，導致解釋不準確。

Robert?G.Ellis于2012年提出了磁化強度矢量三維反演(Magnetization?VectorInversion，簡稱MVI)。該技術在無需事先了解剩磁方向或強度的前提下，通過對模型單元體磁化強度矢量的反演，有效克服了剩磁對感應磁場的影響。(具體算法可參考Ellis,R.G.,de?Wet,B.,MacLeod,I.N.(2012),Inversion?of?magnetic?data?for?remanent?andinduced?sources.ASEG?Extended?bstracts?2012,1–4。)

《鐵路擠壓性圍巖隧道技術規(guī)范》Q/CR?9512-2019：按巖石飽和單軸抗壓強度Rc與巖體最大初始應力σmax比值進行判定。當Rc/σmax＝4～7為高地應力，Rc/σmax4為極高地應力。巖體同時具備高地應力、巖質軟弱、較破碎-破碎的地段，極易產生擠壓性大變形；深埋隧道中，遇堅硬、致密、性脆、干燥的巖層，在高地應力作用下可能發(fā)生巖爆，影響隧道施工。

判斷隧道圍巖地應力是否是高地應力或極高地應力，需要在鉆孔中測試和巖樣標本測試，才可以判定。

利用航空物探(ZTEM、TMI)三維反演結果，進行隧道圍巖否是存在極高地應力的識別，目前沒有先例。

發(fā)明內容：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于航空物探三維反演結果的鐵路隧道極高地應力識別法。

為解決現(xiàn)有技術存在問題，本發(fā)明的技術方案是: