[发明专利]一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法

说明书

本发明涉及探测技术领域，且公开了一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法，包括以下步骤：S1、三维数据提取；S2、将整理好的三维数据体导入Voxler软件，并利用Voxler软件中的Gridder插值模块对所获得的离散数据点进行插值处理；S3、采集数据时，采用了YCS360多通道瞬变电磁仪，探测线框选用1.8m×1.8m，电流＜5A，发射频率为8.3Hz。数据采集按照扇形观测系统布置，在掌子面附近隧道路面中心线处布置了1个观测点，以进行Mtem数据采集；S4、数据处理流程依次为：数据查看及格式转换、数据预处理、感应电位剖面数据提取、滤波、视电阻率计算、—维正反演、视电阻率断面图绘制；S5、数据分析；S6、利用三维可视化软件可对不同深度、不同方向的视电阻率值进行切片出图。

技术领域

本发明涉及探测技术领域，具体为一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法。

背景技术

瞬变电磁法是一种电磁感应探测方法，是一种对含(富)水构造体较敏感的勘探技术，该技术能够在隧道掌子面进行多角度、多断面测量。自20世纪90年代瞬变电磁法引入隧道超前地质预报以来，对不同地电断面情况下的异常体电磁响应进行定性分析，得出采用瞬变电磁法探测不良地质体是可行的结论；研究得出瞬变电磁法对低阻含水断层、充泥富水溶洞、含水含泥破碎带等不良地质体探测反应灵敏；通过改变低阻异常体埋深、半径、电阻率及高阻围岩的电阻率，得到了各参数变化对结果的影响程度；利用ANSYS软件，对岩溶隧道的瞬变电磁法超前地质预报进行了模拟计算，结果表明瞬变电磁法对岩溶体探测敏感，验证了瞬变电磁法超前预报的可行性。前人对岩溶发育隧道瞬变电磁法作了较系统的研究。

但隧道掌子面瞬变电磁超前地质预报研究都是基于隧道内单条或几条、自隧道左侧到右侧测线的数据采集，依据感应电动势剖面和二维视电阻率断面来进行解释，无法准确定位掌子面前方不良地质体的空间范围。随着隧道面临越来越复杂的地质情况，对开挖前探测精度和不良地质体的定位提出了更高的要求，为此我们提出一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法，实际工程探测中可以对目标层位进行切片，以便对目标层的异常分布进行判断，避免影响后期三维数据体中的位置数据，造成三维异常定位偏差较大，保证探测时间短，施工效率高，能够满足探测精度的需要等优点，解决了隧道掌子面瞬变电磁超前地质预报研究都是基于隧道内单条或几条、自隧道左侧到右侧测线的数据采集，依据感应电动势剖面和二维视电阻率断面来进行解释，无法准确定位掌子面前方不良地质体的空间范围。随着隧道面临越来越复杂的地质情况，对开挖前探测精度和不良地质体的定位提出了更高的要求的问题。

为实现上述实际工程探测中可以对目标层位进行切片，以便对目标层的异常分布进行判断，避免影响后期三维数据体中的位置数据，造成三维异常定位偏差较大，保证探测时间短，施工效率高，能够满足探测精度的需要的目的，本发明提供如下技术方案：一种动水软弱破碎围岩隧道三维探测方法，包括以下步骤：

步骤1)：首先对隧道的三维数据进行提取：设P为探测空间内的一点，点P用3个有次序的数来表示,其中，r为原点O与P点间的距离，θ为有向线段与z轴正向的夹角，为从正Z轴来看自X轴按逆时针方向转到有向线段的角度，这里m为点P在XOY平面上的投影,叫做点P的球面坐标,的变化范围为r∈[0,+∞)，θ∈[0,π]，当r＝常数时，即以原点为心的球面,当θ＝常数，即以原点为顶点，Z轴为轴的圆锥面,当时，即过Z轴的半平面,其中，z＝rcosθ,取视电阻率探测深度h＝r，即可实现三维数据提取；

步骤2)：将所提取的三维数据体导入Voxler软件，并利用Voxler软件中的Gridder插值模块对所获得的离散数据点进行插值处理，然后在三维空间内对数据进行网格化处理，最后基于所获得的网格化数据在三维空间内进行出图；