CN112748470A - 深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法 - Google Patents

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周超
金彦
叶辉
刘玉
张佩
张倩
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Abstract

本发明公开了深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法，包括如下步骤：步骤1：将电法仪的多个电极纵向等间距插入待测区域的地面上；步骤2：电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；步骤3：得到电法仪的电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；步骤4：将电法仪的多个电极横向等间距插入待测区域的地面上；步骤5：电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；步骤6：得到电法仪的电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；步骤7：得到不同深度的三维视电阻率数据。本发明能实现地质结构的三维电测深成像，提高探测准确性。

Description

深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法
技术领域
本发明涉及隧道地质探测设备技术领域，具体地指一种深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法。
背景技术
高密度电法用于隧道地质灾害探测，通过在隧道外地表布置高密度电法剖面，实现了隧道地下水、断层等不良地质的成像，可以宏观判断突泥涌水、塌方冒顶灾害潜在风险段，取得了良好的效果。
目前新一轮的基建高峰来临，公路、铁路隧道埋深越来越大，现有电法仪在长距离复杂地质条件下进行探测时，只能进行2维成像，导致探测结果准确性不高。二维成像采用的是一个面成像，比如测线为X轴，测量深度为Z轴，视电阻率ρ＝(x，z)，现场工作时环境复杂，主要有3个缺点：1、干扰多，非目标体地质噪声、天然电磁噪声、人文干扰(民用电共用电人工埋没物等)2、信号弱，受到现场工作电源功率大小限制，测量信号强度有限3、动态范围大，在测量中随着测量点位和电极变化，收发和电极距离变化很大，测量得到的信号变化很大，单次或者一个面准确测量出各个不同量级信号，结果误差会很大。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法，本发明能实现地质结构的三维电测深成像，提高探测准确性。
为实现此目的，本发明所设计的深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法，它包括如下步骤：
步骤1：将电法仪的多个电极纵向等间距插入待测区域的地面上；
步骤2：主机对采集站发送信号采集指令，采集站向电法仪的各个电极供电，电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；
步骤3：主机根据各个电极采集的电压信号，以及相邻两个电极的间距得到电法仪的电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；
步骤4：将电法仪的多个电极横向等间距插入待测区域的地面上，电极横向布置位置和步骤1中的电极纵向布置位置存在交点；
步骤5：主机对采集站发送信号采集指令，采集站向电法仪的各个电极供电，电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；
步骤6：主机根据各个电极采集的电压信号，以及相邻两个电极的间距得到电法仪的电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；
步骤7：主机将电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据与电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据根据各个电极的坐标进行组合形成不同深度的三维视电阻率数据。
本发明的有益效果：
本发明通过上述方式得到了待测区域地质结构的三维电测深成像，相比传统的二维成像，提高了探测准确性。并且方法简单，不需要另外增加设备，具有较低的探测成本。
本发明的三维成像使用了多个位面以及垂直相交位面的数据进行成像，可以减少3个缺点方面的影响，1、经过多次点位叠加，可以得到明显的去噪效果；2、多次不同位面的信号叠加处理，增大了信号强度，最终成像结果更准确；3、x轴与y轴二维成像的点，使用了不同的电极输出方式(电极布置方向不同，都是沿着X轴和Y轴布置的)，相交叠加成像之后，三维成像结果误差会得到明显改善。
附图说明
图1为本发明的三维电测深成像示意图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所示的深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法，它包括如下步骤：
步骤1：将电法仪的多个电极纵向等间距(5～10米)插入待测区域的地面上；
步骤2：主机对采集站发送信号采集指令，采集站向电法仪的各个电极供电，电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；
步骤3：主机根据各个电极采集的电压信号，以及相邻两个电极的间距得到电法仪的电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；
步骤4：将电法仪的多个电极横向等间距插入待测区域的地面上，电极横向布置位置和步骤1中的电极纵向布置位置存在交点；
步骤5：主机对采集站发送信号采集指令，采集站向电法仪的各个电极供电，电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；
步骤6：主机根据各个电极采集的电压信号，以及相邻两个电极的间距得到电法仪的电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；
视电阻率基本计算公式：
Figure BDA0002860283600000031
K为电极装置系数；I为测电流；ΔUMN为电位差；
步骤7：主机将电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据与电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据根据各个电极的坐标进行组合形成不同深度的三维视电阻率数据；
步骤8：将电法仪的纵向布置电极均沿横向平移预设距离(5～10米)后插入地面，得到另一组电极纵向布置位置下方不同深度的分布式视电阻率数据；
步骤9：将电法仪的横向布置电极均纵向平移预设距离(5～10米)后插入地面，此时多组横向布置电极与多组纵向布置电极存在多个交点，主机将各组电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据与各组电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据根据各个电极的坐标进行组合形成待测区域不同深度的三维视电阻率数据；
步骤10：将电法仪电极横向布置和纵向布置对应的各个电极的坐标位置与待测区域不同深度的三维视电阻率数据相结合形成电测深三维成像，如图1所示。
上述技术方案中，采集站通过内部的电极转换器给电缆串上的电极开始分别供电，同时电极也会将采集到的电压电源信号通过电缆发回给采集站，最后再由采集站统一传送回主机。
上述技术方案中，电法仪的主机支持wifi和usb两种模式和采集站连接，控制采集站采集数据，采集供电电压可以选择恒压模式(200V、400V、800V、1200V可选)、变电压模式(探测越深，电压越高)等；支持常用高密度电法装置，如温纳、施龙贝格、单边三级、二级等；支持长排列连续滚动测量；可随时暂停、停止、回滚采集，采集数据可实时存储。每个线缆都有配备有1个加长接口和一个供电接口，加长接口可以延长检测长度，供电接口可以在系统电源输出功率不足时进行补充，完美解决现有深埋长距离检测工作当中输出不足的问题。
本发明在每根电缆尾部加入了补充电源，可以加大电极输出功率，可以提高采集深度，并且采集到的电压数据会更准确，同时，电缆集成了电极盒功能在一体化、稳定性和防水性方面提高明显，另外，三维成像相对二维更便于进行处理解释，因为三维成像立体感强、结构关系更清晰。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将电法仪的多个电极纵向等间距插入待测区域的地面上；
步骤2：主机对采集站发送信号采集指令，采集站向电法仪的各个电极供电，电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；
步骤3：主机根据各个电极采集的电压信号，以及相邻两个电极的间距得到电法仪的电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；
步骤4：将电法仪的多个电极横向等间距插入待测区域的地面上，电极横向布置位置和步骤1中的电极纵向布置位置存在交点；
步骤5：主机对采集站发送信号采集指令，采集站向电法仪的各个电极供电，电法仪的各个电极将感应到的电压信号通过采集站反馈回主机；
步骤6：主机根据各个电极采集的电压信号，以及相邻两个电极的间距得到电法仪的电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据；
步骤7：主机将电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据与电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据根据各个电极的坐标进行组合形成不同深度的三维视电阻率数据。
2.根据权利要求1所述的深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法，其特征在于：所述7后还包括步骤8：将电法仪的纵向布置电极均沿横向平移预设距离后插入地面，得到另一组电极纵向布置位置下方不同深度的分布式视电阻率数据；
步骤9：将电法仪的横向布置电极均纵向平移预设距离后插入地面，此时多组横向布置电极与多组纵向布置电极存在多个交点，主机将各组电极纵向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据与各组电极横向布置位置下方竖向截面不同深度的分布式视电阻率数据根据各个电极的坐标进行组合形成待测区域不同深度的三维视电阻率数据。
3.根据权利要求2所述的深埋长隧道不良地质转向勘察的电测深成像方法，其特征在于：步骤9后还包括步骤10：将电法仪电极横向布置和纵向布置对应的各个电极的坐标位置与待测区域不同深度的三维视电阻率数据相结合形成电测深三维成像。
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Title
刘春华 等编著: "《综合物探找水技术》", 31 May 2016, 黄河水利出版社 *

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