[发明专利]基于地球物理场电磁特征反演岩溶地质体空间结构的方法

说明书

本发明公开了一种基于地球物理场电磁特征反演岩溶地质体空间结构的方法，所述方法采用高密度电法对目标区域进行整体探测，以发现岩溶整体位置；通过地震波法对采空区岩溶地质体进行探测，圈定小范围岩溶发育区域；采用高密度电法反演方程，输入反演方程参数，结合有限元数值模拟实现最终定位，反演采空区岩溶地质体的精确位置、规模与精确结构特征。本发明通过对采空区岩溶地质体地球物理性质为基础，运用地质体岩土信息的地球物理勘探信息，对采空区岩溶地质体地球物理场特征进行反演研究，克服了现有技术中不能有效探查地形和地质结构复杂背景和采空区及岩溶的缺陷。

技术领域

本发明属于工程地质领域，涉及一种基于地球物理场特征反演地下采空区岩溶体的分布范围、空间形态等精细特征的方法。

背景技术

随着地质勘探的深入和各种地球物理探测技术不断发展和完善，采用地球物理方法探测地质体，从而取得地质体结构参数已经是比较普遍的手段。常用探测方法主要有三维地震法、高密度电法和瞬变电磁法。但是目探测路基岩溶及采空区仍面临以下问题：(1)单独任意一种地球物理方法，在大范围的工程场地测量中，其探测深度受限、精确度差；(2)目前用于岩溶及采空区的综合探测方法大部分为多种单一地球物理方法的单独探测，然后对所得数据进行人为解译，很少有将某一种或多种探测结果作为先验信息加入到其他探测反演方程中去进行解译。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于地球物理场电磁特征反演岩溶地质体空间结构的方法，采用三维插值算法并结合概率和统计方法，实现对采空区岩溶地质的有限探测与模拟。本发明通过对采空区岩溶地质体地球物理性质为基础，运用地质体岩土信息的地球物理勘探信息，对采空区岩溶地质体地球物理场特征进行反演研究，克服了现有技术中不能有效探查地形和地质结构复杂背景和采空区及岩溶的缺陷。本发明基于地球物理勘探成果所反演的采空区岩溶地质结构能展示采空区岩溶地质体内部结构、形态等特征，实现对采空区和岩溶分布的有效探测，精确表达岩溶体内部结构表征与差异性特征，为工程施工的安全进行提供有效保证。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于地球物理场电磁特征反演岩溶地质体空间结构的方法，包括如下步骤：

步骤1：结合探测区域的地质资料和钻探资料，采用高密度电法对目标区域进行整体探测，确认采空区岩溶地质体的整体位置；

步骤2：结合地震检波器，利用地质体震动信息中的散射波与反射波，对采空区岩溶地质体进行探测，对地震波射线进行追踪反演，重构地层波速数据模型，圈定小范围岩溶发育区域；

步骤3：将地震波法、高密度电法探测的地球物理探测结果和地质勘探结果作为先验信息，加入到高密度电法的反演方程中进行约束反演，得到采空区岩溶地质体及定位、范围及结构信息；

步骤4：制定三维可视的基于地球物理特征反演采空区岩溶地质体精细结构特征图。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明针对某大型采空区岩溶地质体工程项目，采用“整体探测和局部精细化探测相结合、多种地球物理方法约束反演解译”的探测思想，利用高密度电法、地震波法联合探测，将基于地球物理的探测结果作为先验信息施加到高密度电法的反演方程中，减少了反演多解性，增加了反演准确性，实现了对采空区岩溶地质体的精确定位、范围大小的探测和精细结构特征的表达，对采空区施工有较好的指导意义。

2、本发明中地震波探测建立在散射理论基础上，不但适合大的连续界面，更适合于横向剧烈变化的场合；其中地震波法利用的散射波可以有效的发现孤立的溶洞和采空区，且不管溶洞和采空区是否有填充，综合利用散射波和反射波，实现对采空区和岩溶分布在局部信息上的有效探测，这就为建筑施工的安全进行提供了前提保证。

3、本发明与单一的地球物理探测方法相比，两种地球物理方法综合勘探对采空区岩溶地质体的定位以及范围圈定更加准确。

附图说明