[發(fā)明專利]一種動水軟弱破碎圍巖隧道三維探測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011099072.8
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112433253A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高軍;雒嵐;林曉;查小林;周建剛;曾霖;吳金國;姚佳
• 申請（專利權(quán)）人: 高軍
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V3/38
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 趙銀萍

本發(fā)明涉及探測技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種動水軟弱破碎圍巖隧道三維探測方法，包括以下步驟：S1、三維數(shù)據(jù)提取；S2、將整理好的三維數(shù)據(jù)體導(dǎo)入Voxler軟件，并利用Voxler軟件中的Gridder插值模塊對所獲得的離散數(shù)據(jù)點進行插值處理；S3、采集數(shù)據(jù)時，采用了YCS360多通道瞬變電磁儀，探測線框選用1.8m×1.8m，電流＜5A，發(fā)射頻率為8.3Hz。數(shù)據(jù)采集按照扇形觀測系統(tǒng)布置，在掌子面附近隧道路面中心線處布置了1個觀測點，以進行Mtem數(shù)據(jù)采集；S4、數(shù)據(jù)處理流程依次為：數(shù)據(jù)查看及格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)預(yù)處理、感應(yīng)電位剖面數(shù)據(jù)提取、濾波、視電阻率計算、—維正反演、視電阻率斷面圖繪制；S5、數(shù)據(jù)分析；S6、利用三維可視化軟件可對不同深度、不同方向的視電阻率值進行切片出圖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及探測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種動水軟弱破碎圍巖隧道三維探測方法。

背景技術(shù)

瞬變電磁法是一種電磁感應(yīng)探測方法，是一種對含(富)水構(gòu)造體較敏感的勘探技術(shù)，該技術(shù)能夠在隧道掌子面進行多角度、多斷面測量。自20世紀90年代瞬變電磁法引入隧道超前地質(zhì)預(yù)報以來，對不同地電斷面情況下的異常體電磁響應(yīng)進行定性分析，得出采用瞬變電磁法探測不良地質(zhì)體是可行的結(jié)論；研究得出瞬變電磁法對低阻含水斷層、充泥富水溶洞、含水含泥破碎帶等不良地質(zhì)體探測反應(yīng)靈敏；通過改變低阻異常體埋深、半徑、電阻率及高阻圍巖的電阻率，得到了各參數(shù)變化對結(jié)果的影響程度；利用ANSYS軟件，對巖溶隧道的瞬變電磁法超前地質(zhì)預(yù)報進行了模擬計算，結(jié)果表明瞬變電磁法對巖溶體探測敏感，驗證了瞬變電磁法超前預(yù)報的可行性。前人對巖溶發(fā)育隧道瞬變電磁法作了較系統(tǒng)的研究。

但隧道掌子面瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報研究都是基于隧道內(nèi)單條或幾條、自隧道左側(cè)到右側(cè)測線的數(shù)據(jù)采集，依據(jù)感應(yīng)電動勢剖面和二維視電阻率斷面來進行解釋，無法準確定位掌子面前方不良地質(zhì)體的空間范圍。隨著隧道面臨越來越復(fù)雜的地質(zhì)情況，對開挖前探測精度和不良地質(zhì)體的定位提出了更高的要求，為此我們提出一種動水軟弱破碎圍巖隧道三維探測方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種動水軟弱破碎圍巖隧道三維探測方法，實際工程探測中可以對目標層位進行切片，以便對目標層的異常分布進行判斷，避免影響后期三維數(shù)據(jù)體中的位置數(shù)據(jù)，造成三維異常定位偏差較大，保證探測時間短，施工效率高，能夠滿足探測精度的需要等優(yōu)點，解決了隧道掌子面瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報研究都是基于隧道內(nèi)單條或幾條、自隧道左側(cè)到右側(cè)測線的數(shù)據(jù)采集，依據(jù)感應(yīng)電動勢剖面和二維視電阻率斷面來進行解釋，無法準確定位掌子面前方不良地質(zhì)體的空間范圍。隨著隧道面臨越來越復(fù)雜的地質(zhì)情況，對開挖前探測精度和不良地質(zhì)體的定位提出了更高的要求的問題。

為實現(xiàn)上述實際工程探測中可以對目標層位進行切片，以便對目標層的異常分布進行判斷，避免影響后期三維數(shù)據(jù)體中的位置數(shù)據(jù)，造成三維異常定位偏差較大，保證探測時間短，施工效率高，能夠滿足探測精度的需要的目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種動水軟弱破碎圍巖隧道三維探測方法，包括以下步驟：

步驟1)：首先對隧道的三維數(shù)據(jù)進行提取：設(shè)P為探測空間內(nèi)的一點，點P用3個有次序的數(shù)來表示,其中，r為原點O與P點間的距離，θ為有向線段與z軸正向的夾角，為從正Z軸來看自X軸按逆時針方向轉(zhuǎn)到有向線段的角度，這里m為點P在XOY平面上的投影,叫做點P的球面坐標,的變化范圍為r∈[0,+∞)，θ∈[0,π]，當r＝常數(shù)時，即以原點為心的球面,當θ＝常數(shù)，即以原點為頂點，Z軸為軸的圓錐面,當時，即過Z軸的半平面,其中，z＝rcosθ,取視電阻率探測深度h＝r，即可實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)提??；

步驟2)：將所提取的三維數(shù)據(jù)體導(dǎo)入Voxler軟件，并利用Voxler軟件中的Gridder插值模塊對所獲得的離散數(shù)據(jù)點進行插值處理，然后在三維空間內(nèi)對數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化處理，最后基于所獲得的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)在三維空間內(nèi)進行出圖；