[发明专利]一种基于延时瞬变电磁的隧洞超前地质探测方法

说明书

本发明公开了一种基于延时瞬变电磁的隧洞超前地质探测方法，该方法采用平滑和带通两种滤波方法，滤去高频、低频和工频干扰，使每测点多个方向上的多测道感应数据相对圆滑，并截除发射线圈与掌子面间的初期感应信号，以此消除初初期场的干扰，即去除了预报盲区使得隧洞施工安全隐患能及早发现，可用于隧洞施工超前地质预报工作，具有工作效率高、预报范围长、预报涌水突泥效果好的特点，有效解决了近掌子面肓区预报问题。

技术领域

本发明涉及工程勘察技术领域，具体涉及一种基于延时瞬变电磁的隧洞超前地质探测方法。

背景技术

瞬变电磁法也称时间域电磁法，是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。

瞬变电磁是利用电磁感应产生涡流进行探测的一种物探方法，瞬变电磁一般用于地下深部探测，主要是因为受当前技术限制，瞬变电磁法还不能有效解决初期感应场的信号处理难题，因此，地面探测时一般将浅部信号切除不进行解释，主要对中深部信号进行解释。

瞬变电磁用于隧洞地质超前预报同样存在因初期场问题而不能解决施工掌子面附近预报的难题，留下预报盲区，使隧洞施工安全隐患不能及早发现。

发明内容

本发明旨在提供一种基于延时瞬变电磁的隧洞超前地质探测方法，以解决现有瞬变电磁用于隧洞地质超前预报时所存在的掌子面附近预报难、存在预报盲区、隧洞施工安全隐患不能及早发现等问题。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于延时瞬变电磁的隧洞超前地质探测方法，该方法包括以下步骤：

(A)在隧洞内设置一圈发射线圈，发射线圈均匀贴在洞壁和洞底，发射线圈与隧洞尽头的掌子面之间的距离为延时距离d；

(B)在掌子面上设置若干呈网状分布的接收点位，每个接收点位均进行标记和编号，接收点位自下而上分为若干行，每行自左向右分为若干点；

(C)在一根测试杆端部固定接收探头，然后将测试杆垂直固定在掌子面最底部左端的第一个接收点位上；

(D)在洞底设置瞬变电磁仪，通过导线将瞬变电磁仪的发射端和接收端分别与发射线圈和接收探头相连；

(E)清理洞底至平整并清除金属物具；

(F)启动瞬变电磁仪，瞬变电磁仪产生电流并从发射端发射至发射线圈，发射线圈向掌子面发射一次脉冲磁场；

(G)由接收探头接收掌子面后端介质中引起的二次感应涡流场，得到第一个磁感应量并由导线传回瞬变电磁仪的接收端记录数据；

(H)取下测试杆将其设置在掌子面最底部的第二个接收点位上；

(I)启动瞬变电磁仪，瞬变电磁仪产生电流并从发射端发射至发射线圈，发射线圈向掌子面发射一次脉冲磁场；

(J)由接收探头接收掌子面后端介质中引起的二次感应涡流场，得到第二个磁感应量并由导线传回瞬变电磁仪的接收端记录数据；

(K)重复步骤(H)-(J)直至每个接收点位均进行一次磁场发射和感应接收，最后得到每个接收点位的磁感应量数据；

(L)经过数据处理得到每测道各测量方向的电阻率值，最后通过电阻率值绘制掌子面后端地质情况三维图。

所述步骤(K)分为以下步骤：