[发明专利]基于深度分辨率的隧道电阻率超前探测优化方法及系统

说明书

本公开提供了一种基于深度分辨率的隧道电阻率超前探测优化方法及系统，将采集的所有电极测量数据整合为综合集，计算综合集的模型分辨率矩阵，从综合集中选择若干电极测量数据形成初始集；将不在初始集中电极的测量数据添加到初始集中，形成多个临时子集；根据模型分辨率矩阵，计算每个临时子集的深度分辨率平衡优度函数，选择深度分辨率平衡优度函数值最优的临时子集作为新的初始集，判断此时的初始集的平均相对模型分辨率是否满足优化要求；若不满足要求，则不断更新临时子集，否则输出此时的初始集；根据更新后的初始集确定掌子面测量电极的数目和位置，得到优化后的钻孔电阻率超前探测的有效观测模式。

技术领域

本公开属于隧道电阻率超前探测观测技术领域，具体涉及一种基于深度分辨率的隧道电阻率超前探测优化方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着隧道建设重点逐步向地形地质复杂的西部山区和水域阻隔的东部海峡地区转移，艰险山区深埋隧道和跨江越海隧道大量涌现，对于各类具有洞线长、埋深大等特点的深长隧道，对其进行地质调查更加困难。对于深埋长大隧道，由于各类不良地质赋存更隐蔽、致灾性更高，要求分辨率更高、目标更难探，对于隧道超前探测精度提出了更高的要求和挑战。目前传统的地表勘查条件和技术水平难以满足工程对探测深度和精细化探查的需求，而当前主流的隧道电阻率超前探测方法对含水体成像边界识别模糊、探不到、探不准，且对于一些亚米级甚至分米级的含导水构造难以有效识别，因此，需要一种新的隧道电阻率超前探测装置，能够对亚米级含水构造进行精细成像，即“孔中电极供电、掌子面阵列式测量”的隧道钻孔电阻率精细超前探测观测装置。

与隧道常规观测模式相比，隧道钻孔电阻率超前探测观测装置在精细化成像方面更具优势：1)具有更远的测深；2)可以获取钻孔周边异常体更丰富更直接的信息。因此，隧道钻孔电阻率超前探测在隧道电阻率超前探测中具有广阔的应用前景。

然而，据发明人了解，目前隧道钻孔电阻率超前探测基本观测模式仍存在以下关键问题尚未解决：

为了保证反演成像的效果，需要通过布设大量的电极来获得大量的观测数据，观测工作需要耗费大量的时间和人力，基本观测模式得到的大量数据对反演计算造成了极大的挑战，降低了观测效率。

同时，当前常规优化方法是提升整体的模型分辨率，是均一的提升，不能解决深部模型分辨率过分损失的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于深度分辨率的隧道电阻率超前探测优化方法及系统，本公开对观测系统进行优化，优选出对模型分辨率贡献较大的测量电极点，在保证模型分辨率的基础上最终得到优化后的掌子面电极排列，精简了电极数量，提高了探测效率。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种基于深度分辨率的隧道电阻率超前探测优化方法，包括以下步骤：

(1)将采集的所有电极测量数据整合为综合集；

(2)计算综合集的模型分辨率矩阵，从综合集中选择若干电极测量数据形成初始集；

(3)将不在初始集中电极的测量数据添加到初始集中，形成多个临时子集；

(4)根据模型分辨率矩阵，计算每个临时子集的深度分辨率平衡优度函数，选择深度分辨率平衡优度函数值最优的临时子集作为新的初始集，判断此时的初始集的平均相对模型分辨率是否满足优化要求；若不满足要求，则返回步骤(3)，否则输出此时的初始集；

(5)根据更新后的初始集确定掌子面测量电极的数目和位置，得到优化后的钻孔电阻率超前探测的有效观测模式。

作为可选择的实施方式，所述步骤(1)中，在隧道掌子面上布置钻孔，钻孔内布置电极，确定钻孔长度和电极间距；依据探测精度要求，确定正反演网格大小和掌子面上的电极数量和排列。