[發明專利]基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報系統及方法

在審

• 申請號: 202110565717.0
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113310916A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 許振浩;邵瑞琦;余騰飛;謝輝輝;林鵬;王欣桐;劉福民
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N23/223;G01N1/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法，其特征是：包括以下步驟：

獲取掌子面圍巖各采集點巖樣各類元素的百分含量；

獲取圍巖光譜學信息；

分析元素百分含量，并將其反演為礦物含量，用以判斷圍巖地質異常和不良地質預報，結合圍巖光譜學信息中的單獨礦物信息，構建圍巖礦物三維信息點云數據模型；

根據圍巖礦物三維點云模型進行不良地質識別與預報。

2.如權利要求1所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法，其特征是：分析元素百分含量，并將其反演為礦物含量時采用CIPW標準礦物計算和巴爾特-尼格里標準礦物計算相結合的計算方法。

3.如權利要求1所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法，其特征是：根據元素百分含量，確定圍巖地質異常和不良地質的具體過程包括：基于概率密度函數或概率分布函數描述隨機變量，判斷圍巖元素數據樣本是否符合正態分布；若元素數據不符合正態分布，剔除異常點使得數據符合正態分布；若元素符合正態分布，計算元素的富集異常下限和流失異常下限。

4.如權利要求3所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法，其特征是：所述元素的富集異常下限為樣本標準差與相關系數的乘積，與樣本均值之和；

或，所述元素的流失異常下限為樣本均值減去樣本標準差與相關系數的乘積。

5.如權利要求1所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法，其特征是：圍巖礦物三維點云數據模型的構建過程包括：

在隧道掌子面按點獲取圍巖元素數據和光譜數據；

每一次對掌子面或隧道圍巖的掃面會獲取一個平面信息，建立起當前掃面的元素和礦物信息，每一個平面的數據信息為一維的面信息，隨著隧道的不斷掘進，掃面面也不斷推進，多個面的數據信息不斷疊加，構建起深度的圍巖礦物三維點云數據信息，進行數據整合，構成三維點云模型。

6.如權利要求1所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法，其特征是：根據圍巖礦物三維點云模型進行不良地質識別與預報的具體過程包括：處理數據時首先計算元素數據，對元素數據展開反演并分別檢測元素異常和礦物異常，當檢測到存在異常點時，則進一步處理該點的光譜數據，識別光譜數據中是否存在異常將光譜數據識別的異常礦物與元素反演的礦物想整合，最終疊加在正常點上成為異常點，當連續掃面疊加后，圈定異常范圍從而進行不良地質識別與預報。

7.一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報系統，其特征是：包括：

移動機構，所述移動機構用于承載測量裝置在掌子面圍巖上進行點對點的采集；

測試裝置，包括激光定位與圖像獲取模塊、取樣模塊、元素數據獲取模塊和光譜數據獲取模塊，所述激光定位與圖像獲取模塊，用于確定元素測試、光譜測試以及粉末取樣的位置；

所述取樣模塊，用于獲取巖樣粉末；

所述元素數據獲取模塊，用于確定各類元素的百分含量；

所述光譜數據獲取模塊，用于獲取圍巖光譜學信息；

數據處理模塊，用于獲取測試裝置的采集數據，分析元素百分含量，并將其反演為礦物含量，用以判斷圍巖地質異常和不良地質預報，結合圍巖光譜學信息中的單獨礦物信息，構建圍巖礦物三維信息點云數據模型，根據圍巖礦物三維點云模型進行超前地質預報。

8.如權利要求7所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報系統，其特征是：所述取樣模塊，包括鉆取裝置、傳送裝置和樣品收集裝置，所述鉆取裝置用于鉆取粉末樣品，所述傳送裝置用于接收并傳送粉末樣品至樣品收集裝置，以收集樣品；

或進一步的，所述鉆取裝置、所述元素數據獲取模塊和所述光譜數據獲取模塊搭載于可伸縮結構上。

9.一種計算機可讀存儲介質，其特征是：其中存儲有多條指令，所述指令適于由終端設備的處理器加載并執行權利要求1-6中任一項所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法的步驟。

10.一種終端設備，其特征是：包括處理器和計算機可讀存儲介質，處理器用于實現各指令；計算機可讀存儲介質用于存儲多條指令，所述指令適于由處理器加載并執行權利要求1-6中任一項所述的一種基于元素反演礦物的隧道內地質異常識別與預報方法的步驟。