[发明专利]一种隧道含水地质构造超前探测方法

权利要求书

1.一种隧道含水地质构造超前探测方法，其特征在于，包括步骤：

根据含水地质构造的具体种类构建地质模型；

在所述地质模型上布设测设线路；

接收用户输入的不同的地质模型条件参数，模拟不同的含水地质构造；所述条件参数包括供电点源到测量电极一端的距离；

利用所述测设线路测设不同条件参数下的含水地质构造的视电阻率值；

根据所述视电阻率值绘制视所述条件下的视电阻率曲线图；

根据所述视电阻率曲线图确定隧道掌子面前方是否含水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含水地质构造的具体种类包括：断层、破碎岩体含水带、裂隙含水带、裂隙状溶洞、球形或椭球形溶洞；

所述根据含水地质构造的具体种类构建地质模型包括：将断层、破碎岩体含水带、裂隙含水带以及裂隙状溶洞，构建为厚度为1m～4m的平板结构；和/或，

将所述球形或椭球形溶洞构建为直径为0.5～3m的球体结构。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述地质模型上布设测设线路包括步骤：

在所述地质模型前方模拟隧道腔体，所述隧道腔体与地质模型的空间位置关系为垂直或倾斜相交；

沿隧道走向立体布置多条测线在底板或边墙上，进行多测线立体测量；

将供电点源极固定在掌子面处不动，将与源极相对的另一极设置在离掌子面无穷远处固定；

在测线上设置电位差计，将电位差计两端的测量电极沿测线移动以采集测点的数据，所述数据包括测点的电位值；其中测量电极之间的距离恒定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述条件参数还包括：含水地质构造的种类、数量及与隧道腔体的空间位置关系；

所述利用所述测设线路测设不同条件参数下的含水地质构造的视电阻率值包括：

确定含水地质构造的种类、数量及与隧道腔体的空间位置关系；

若确定含水地质构造为单个与隧道腔体垂直的断层、破碎带或裂隙状溶洞；

根据含水地质构造的种类、数量及与隧道腔体的空间位置关系构建地质模型及布设测线；

具体包括：构建一条隧道腔体以模拟隧道，所述隧道腔体的电阻率ρ₃＝1×106Ω.m，在隧道腔体前方垂直设置单个平板结构以模拟断层、破碎带或裂隙状溶洞，隧道腔体与掌子面的相交位置设为原点，从所述原点开始在隧道腔体底部中线上布设测线，原点到所述平板结构的距离设为d；

调整d值，获取节点的视电阻率曲线；

根据所述视电阻率曲线确定视电阻率否存在极小值；

若存在极小值，则判断所述极小值是否小于异常阈值，所述异常阈值为2800Ω.m；

若小于所述异常阈值，则确定掌子面前方含水。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述测设线路测设不同条件参数下的含水地质构造的视电阻率值之后包括：

确定视电阻率值中存在的异常值为单个或多个；所述异常值为一组数据中，波动幅度较大的值；

若所述异常值为单个，则利用数据利用数据圆滑处理技术剔除异常视电阻率值；

若为多个，则沿测线布置一条ERT测线；

利用所述ERT测线对异常体探测，通过三维反演获取各异常体的电阻率值；所述异常体包括含有干扰体信息且掌子面前方含水体的地质构造及只含有干扰体信息时的地质构造；

根据公式求得去除干扰后的视电阻率数据值；

所述视电阻率数据值计算公式为：

ρs去除＝ρs干扰*ρs纯隧道/ρs纯干扰；ρs去除为去除干扰后的视电阻率数据；ρs干扰为含有干扰体信息且掌子面前方含水体时的视电阻率数据；ρs纯干扰为只含有干扰体信息时的电阻率数据；ρs纯隧道是指单纯由于隧道腔体引起的视电阻率异常数据。