超前地质预报的新方法

超前地质预报的新方法

技术领域

本发明以探测的方向性与空间有所不同，地表探测中激电参数与水量之间的关系不能照搬到隧道超前探测中，二者之间甚至有可能不存在明确的相关关系，因此有待深入研究隧道三维全空间中超前探测情况下水量与激电参数的关系；以实现含水体的三维成像与水量预测为核心任务，研发了隧道地质预报专用激发极化仪器，从视电阻率数据和半衰时之差数据着手，实现了基于三维电阻率反演法的隧道含水构造超前探测三维成像技术，提出了基于二电流激发极化半衰时之差法的含水构造水量预测方法，最终形成了隧道含水地质构造超前探测三维成像与水量预测技术体系，相关成果在实际工程中得到了成功的应用。

背景技术

在国内外隧道特大事故中，突(涌)水、突(涌)泥灾害在死亡人数和发生次数上均居于前列，突(涌)水灾害已经成为制约隧道等地下工程建设的瓶颈问题，给隧道施工带来了严重的安全问题和经济损失，并极易诱发次生地质灾害和生态环境问题；因此，隧道掌子面前方含水地质构造的超前探测已经成为亟待研究和解决的重要工程科技难题。

发明内容

本发明的解决方案由系统的发射机、接收机、电缆以及电极等组成；发射机的主要特是实现了大电流恒流脉动式发射，恒流电源设计采用隔离逆变设计思想，供电电流范围为0.01～1.00A，供电电压为36V；接收机采用工业计算机系统实现了激发极化充放电过程的在线实时显示；以理论探索、设备研发、模型试验、现场试验等为主要研究手段，解决了超前探测技术方法、三维反演成像理论、相关仪器设备等一系列难题，形成了激发极化法隧道含水构造超前探测技术体系。

具体实施方式

本发明实施如下，由于隧道内工作场地的限制和探测目的的特殊性(即超前探测)，导致常规的电阻率法和激电法的工作方式不能照搬到隧道超前探测工作中；将定点源三极法作为隧道内超前探测的主要装置形式，其具体工作方法是将测线沿隧道走向布置在隧道底板或边墙上，将供电点源A极固定在掌子面处不动，B极放置在无穷远处固定不动，而测量电极M极和N极沿测线移动以采集数据，设A极与M极的距离为AM，M极与N极的距离为MN；在定点源三极法的基础上设计了多测线立体测量方式，在隧道底板上或边墙上同时布置多条平行的测线，一方面多条测线数据之间可相互校核，提高了数据的可信性；另一方面增加了观测数据量，有利于抑制反演的多解性，每条测线可反映不同位置的异常信息，有利于实现掌子面前方异常体的三维成像。