[发明专利]一种利用无线缆抗干扰跨孔电阻率法探测地下空间的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下空间勘探技术，尤其是利用无线缆抗干扰跨孔电阻率法探测地下空间的方法。

背景技术

地下空间包括地下室、地下车间、地下通道、人防工程、地下管线等通常建造于地下一定的地质体中的人工或自然空间，其浅部和深部的地质条件以一定的作用方式影响修建于地下的工程建筑物，如地表的人为扰动，地球内部构造活动导致的强烈地震，软弱土体、放射性气体—氡气、隐伏岩溶、地面沉降、活动断裂以及地裂缝等等都会对地下空间、对地下空间资源的开发利用造成影响。

城市地下空间体通常存在一定的安全隐患，经常会发生地面塌陷等安全问题，例如：地下输水管线的渗漏及地下空洞体变形造成的路面塌陷等。长久以来，大家的关注点都在地下工程本身的探测或监测，地下管线探测时，目标是管线的形态、变形、破损，没有充分考虑到管线周边土体的变化，“塌完修、修完塌”的现象也经常发生；矿区或岩溶发育地区发生的塌陷均是在地表发生破坏现象后才被发现。另外，城市地下空间体的探测又存在其特殊性，即不能妨碍城市交通、不能损坏城市硬化路面，还需克服城市电磁干扰，给地面的地球物理探测带来了一定的困难。

发明内容

本发明提供了一种利用无线缆抗干扰跨孔电阻率法探测地下空间的方法，用于解决现有城市地下空间探测不可靠、探测布线复杂、存在管线渗漏安全隐患等问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种利用无线缆抗干扰跨孔电阻率法探测地下空间的方法，其特征在于，包括步骤：

S100、进行正演理论模拟计算，分别分析方法可行性和优化试验方案，利用正演计算验证无线缆抗干扰跨孔电阻法探测地下空间在理论上的可行性；

S200、建立试验场进行物理模拟，通过背景场和异常场的对比分析验证无线缆抗干扰跨孔电阻法探测地下空间安全性在物理模拟上的可行性；

S300、通过理论模拟和物理模拟综合分析，验证无线缆抗干扰跨孔电阻法探测地下空间安全性的可行性。

S400、将该无线缆抗干扰跨孔电阻率法应用于南水北调重大工程探测中，在实际应用中验证利用无线缆抗干扰跨孔电阻率法探测地下空间的方法的可行性及其适用性。

本发明提供的利用无线缆抗干扰跨孔电阻率法探测地下空间的方法还具有以下技术特征：

进一步地，该方法中的无线缆是指无线缆传输方式，包括选择一孔作为发射端，选择另一孔作为接收端，为保证数据的可靠性所述发射端的两极具有较大的极距，所述接收端采用跑极方式进行覆盖；该方法中的抗干扰是指采用伪随机编码技术。

进一步地，所述的步骤S100中分析方法可行性包括以下内容：建立电位值模型和电阻率模型，通过电位模型计算异常体存在时电位值变化的大小；通过电阻率模型计算异常体存在时电阻率值变化的大小；并将这两个数值的变化大小与仪器分辨率进行对比，初步计算方法可行性。

进一步地，所述的步骤S100中分析优化试验方案包括以下内容：分析跨孔电阻率法装置系数K值计算公式及分布规律，对比不同跑极方式的优劣性，分析电极距大小及异常体位置的影响，利用正演计算优化试验方案。

进一步地，所述的步骤S200中物理模拟包括以下内容：建立低阻试验场和高阻试验场，通过仪器采集数据分析，对比背景场及低阻试验场、高阻试验场的异同，验证该方法的可行性。

进一步地，所述的跨孔电阻率法装置系数K值计算公式及其推导过程如下：

利用“镜像法”自主推导K值得计算公式，假设地下介质电性均匀，介质电阻率为ρ，电流I从地下A点流入，B点流出，利用镜像法计算，即假设在地面以上也充满电阻率为ρ的介质，并在点电源A点、B点与地面对称的位置设两个镜像的点电流源A’、B’，且使镜像电流源的电流相同，根据叠加原理计算：

进一步地，所述的跨孔电阻率法装置系数K值的分布规律如下：跨井测量装置应当有一定的测量范围，而不能全区域测量；每次实验前应根据井间距及井深等参数计算比较适合的采集电阻率的区域。

进一步地，布极方式为两孔互为发射孔和接收孔且采用偶极-偶极的方式；为了保证数据的完整可靠性，选择发射端两极具有较大的极距，接收端两极采用跑极方式进行覆盖；然后两孔作用对换，原发射孔作为新的接收端，原接收端作为新的发射端进行测量。

进一步地，跑极方式包括连续跑极方式和加密跑极方式，分别对连续跑极方式和加密跑极方式进行正演计算，分析对比两种跑极方式的异同，为后续应用提供参考。