[发明专利]基于航空物探三维反演结果的铁路隧道极高地应力识别法

说明书

本发明涉及一种基于航空物探三维反演结果的铁路隧道极高地应力识别法。利用航空物探三维反演结果快速识别铁路隧道是否存在极高地应力，为铁路选线提供依据。其步骤为：1)对在铁路隧道上方采集的多条测线的航空ZTEM数据，经过数据预处理后，进行MTZ3Dinv三维反演，形成电阻率三维成果图，并据此提取隧道纵断面及隧道洞身切平面电阻率等值线图；2)对与ZTEM同时搭载采集的航空磁测资料经过预处理及正常场校正后得到的TMI资料，进行MVI三维反演，反演结果经过处理形成磁化率三维成果图，并据此提取隧道纵断面及隧道洞身切平面磁化率等值线图；3)磁化率、电阻率特征分析；4)构造单元及岩性特征分析：5)满足步骤3)‑4)特征条件，则存在极高地应力。

技术领域：

本发明属于航空地球物理勘探及其工程地质应用领域，具体涉及一种基于航空物探三维反演结果的铁路隧道极高地应力识别法。

背景技术：

航空ZTEM(Z-axis Tipper Electromagnetics)系统是加拿大Geotech公司专有的Z轴倾子电磁系统的简称。系统搭载在直升机上，在空中测量天然场的垂直磁场Hz的时间序列信号，在地面基站测量两个相互垂直的天然水平磁场Hx、Hy的时间序列信号。在对数据进行滤波、叠加、姿态校正、去除噪声等处理后，进行傅利叶变换计算不同频率的倾子矢量数据。

ZTEM倾子数据使用加拿大不列颠哥伦比亚大学地球物理反演实验室(UBC-GIF)开发的MTZ3Dinv软件进行三维反演。正反演理论可参考Elliot Holtham and DouglasW.Oldenburg的文章《Three-dimensional inversion of ZTEM data》(Geophys.J.Int.(2010)182,168–182)。

航空磁测资料经过预处理及正常场校正后得到TMI(总磁场强度)，再进行磁化强度矢量(Magnetization Vector Inversion，MVI)三维反演(反演可在GEOSOFT系统下专用MVI模块下进行)。

早期的磁化率3D点云反演(3D voxel-based modelling)，只考虑感应磁场的影响，是在假设地球磁场方向与磁异常方向相同的基础上进行的三维反演。但是近年来的研究中发现，剩磁及其他因素的影响是普遍存在的。此时磁异常的方向与地球磁场方向并不相同，使得磁化率3D点云反演结果与实际情况存在较大偏差，进而影响对资料的分析，导致解释不准确。

Robert G.Ellis于2012年提出了磁化强度矢量三维反演(Magnetization VectorInversion，简称MVI)。该技术在无需事先了解剩磁方向或强度的前提下，通过对模型单元体磁化强度矢量的反演，有效克服了剩磁对感应磁场的影响。(具体算法可参考Ellis,R.G.,de Wet,B.,MacLeod,I.N.(2012),Inversion of magnetic data for remanent andinduced sources.ASEG Extended bstracts 2012,1–4。)

《铁路挤压性围岩隧道技术规范》Q/CR 9512-2019：按岩石饱和单轴抗压强度Rc与岩体最大初始应力σmax比值进行判定。当Rc/σmax＝4～7为高地应力，Rc/σmax4为极高地应力。岩体同时具备高地应力、岩质软弱、较破碎-破碎的地段，极易产生挤压性大变形；深埋隧道中，遇坚硬、致密、性脆、干燥的岩层，在高地应力作用下可能发生岩爆，影响隧道施工。

判断隧道围岩地应力是否是高地应力或极高地应力，需要在钻孔中测试和岩样标本测试，才可以判定。

利用航空物探(ZTEM、TMI)三维反演结果，进行隧道围岩否是存在极高地应力的识别，目前没有先例。

发明内容：

有鉴于此，本发明提供一种基于航空物探三维反演结果的铁路隧道极高地应力识别法。

为解决现有技术存在问题，本发明的技术方案是: