[发明专利]一种基于大地电磁测深电阻率判定隧围岩等级的方法

说明书

本发明公开了一种基于大地电磁测深电阻率判定隧道围岩等级的方法，包括以下步骤：（1）根据已知区域的隧道围岩等级与洞身电阻率数值样本，建立隧道围岩等级与电阻率区间的对应关系模型；（2）获取待分级区域的电阻率数值；（3）根据步骤2获得的待分级区域的电阻率以及步骤1建立的隧道围岩等级与电阻率区间的对应关系模型，得出待分级区域的隧道围岩等级。采用上述技术方案，具有较强的适用性与定量性，克服野外调查和人工判定的误差问题，克服钻孔波速确定的无法连续计算的缺陷，克服地震波速求取的困难性问题，可以根据大地测深电阻率判定围岩等级，为隧道设计提供围岩分级可靠的依据。

技术领域

本发明涉及一种基于大地电磁测深电阻率判定隧道围岩等级的方法，属于地质勘探施工技术领域，尤其涉及铁路隧道围岩等级划分方法领域。

背景技术

近年来随着高速铁路的发展，复杂地区的铁路建设越来越多，因此隧道的设计工作越多越来，隧道围岩分级是隧道设计最重要的依据。不同围岩等级的隧道，工程造价差异极大，围岩等级不准确可能导致项目资金预算缺口使得项目无法顺利进行。不同的围岩等级需要采取不同的施工工艺，围岩等级判断不准确将带来极大的施工风险。围岩分类是选择施工方法的依据、是进行科学管理及正确评价经济效益、确定结构上的荷载(松散荷载)、确定衬砌结构的类型及尺寸、制定劳动定额、材料消耗标准等的基础。

隧道设计阶段，隧道围岩等级的确定依据根据野外调查、洞身处岩石的波速、物探异常、埋深等因素。野外调查是通过收集该地区的地质资料、现场踏勘、野外露头地质测绘，分析岩石的地质年代、地层岩性等确定岩体的隧道围岩等级。该方法仅仅根据露头岩石的特征分析其围岩等级，由于无法得到深部岩石的特性误差较大。确定洞身处岩石的波速主要有两种方法，一种是钻孔取芯测波速，该方法直观、准确，但仅仅代表该孔处的岩石波速，无法得到整个地区的岩石波速，且对环境有一定的破坏作用，一种是地震反射波波确定岩石波速，但该方法在复杂地区无法实施。物探异常、埋深等因素，一般来讲，隧道口都给5级，浅埋段给4级(埋深小于40～50m)，埋藏较深的一般给3级，很少给2级，如果有断裂等构造，物探异常、岩性接触等不利因素的段落，一般会提升一级。该方法人为因素较大，误差较大。

因此，现有技术中的隧道围岩等级划分存在着不同的缺陷，急需一种简便快捷的实用方法来解决这种难题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种基于大地电磁测深电阻率判定隧道围岩分级的方法，根据大地电磁测深电阻率确定隧道围岩等级，为隧道设计提供可靠的依据。

为了实现上述目的，本发明的一种基于大地电磁测深电阻率判定隧道围岩等级的方法，包括以下步骤：

(1)根据已知区域的隧道围岩等级与洞身电阻率数值样本，建立隧道围岩等级与电阻率区间的对应关系模型；

(2)获取待分级区域的电阻率数值；

(3)根据步骤2获得的待分级区域的电阻率以及步骤1建立的隧道围岩等级与电阻率区间的对应关系模型，得出待分级区域的隧道围岩等级。

所述电阻率数值通过以下步骤获取：获取标准成果为surfer格式的大地电磁数据；对GRID数据文件以及洞身坐标BLN数据文件进行提取；采用MapGen软件读入提取出的GRID文件和洞身坐标BLN数据文件，计算出洞身线与GRID数据交点处的横坐标、纵坐标和电阻率数值并输出。

当通过MapGen软件提取隧道洞身电阻率时，如果隧道洞身线与计算的电阻率数值没有交点，采用电阻率数值加权平均得到。

至少对电阻率数值进行连续两次正态分布概率密度函数计算，并将每次计算结果小于99.7％的数值去除。

所述隧道围岩等级与电阻率区间的对应关系为不同岩性的隧道围岩等级与电阻率区间的对应关系。

所述大地电磁数据的采集间距为5～10m。