坑道直流电阻率法超前探测的快速反演.pdf

第 5 0卷 第 2期 2 0 0 7年 3月 地球物理学报 CHI NES E J OURNAL OF GEOP HYSI CS Vo 1 ． 5 0，No． 2 Ma r ． ．2 0 07 黄俊革 ， 阮百尧 ， 王家林 ． 坑道直 流电阻率法超前探测的快速反演 ． 地球 物理学报 ， 2 0 0 7 ， 5 0 2 6 1 9～6 2 4 Hu a n g J G，R u a n B Y，Wa n g J L．T h e f a s t i n v e r s i 0 n f o r a d v a n e e d d e t e c t i 0 n u s i n g D C r e s i s t i V i t y i n t u n n e 1 ．C h i n e s e． ， G e o p h y s i n C h i n e s e ，2 0 0 7 ， 5 0 2 6 1 9～6 2 4 坑道直流 电阻率法超前探测 的快速反演 黄俊革 ，阮百尧 ， 王家林 1上海应 用技术学 院土木建筑与安全工程学院 ， 上海2 0 0 2 3 5 2桂林 工学院， 桂林5 4 1 0 0 4 3同济大学海 洋与地球科学学 院， 上海2 0 0 0 9 2 摘要在坑道电阻率超前探测工作 中， 视电阻率异 常极值位 置与 异常体位 置 、 厚 度 、 电性 以及产状 相关 ． 设计 有 效的反演方法对异常体 的各种参数综合反 演是 非常必要的 ． 首先利用有 限元数 值模 拟技术分 析并消 除坑 道空 腔对 视电阻率 的影响 ， 并将 坑道 超前探测视电阻率 曲线转化 为全空 间视 电阻率 曲线 ． 然 后采用 最小二 乘法对 超前探 测 视 电阻率 曲线进行快速反演 ． 反演结果可准确反映 围岩 电阻率 、 异常体 的电性 、 位置和 产状 ； 而 由于同层 等值现象 ， 反演结果 只能确定异常体 的厚度 和电阻率 的组合值 ． 关键词坑道 ， 电阻率 ， 超前探测 ， 反演 文章编号0 0 0 1 5 7 3 3 2 0 0 7 0 2 0 6 1 9 0 6 中图分类号P 6 3 1 收稿日期2 O O 5 1 2 0 8 ， 2 O O 6 1 1 0 8 收修定稿 Th e f a s t i nv e r s i o n f or a dv a n c e d d e t e c t i o n u s i ng DC r e s i s t i v i t y in t un ne l H UA NG J u n ． G e 一，R U AN B a i ． Ya o ，WAN G J i a ． L i n 3 1 S c h o o l ofC o n s t r u c t io n a n d S a f t z E n g i n e e r i n g，S h a ngh a i I nst it u t e ofT e c h n o l o g y ，S hangh a i 2 2 3 5 ，C h ／ n a 2 G u il i n I nst i t u t e ofT e c h n o lo gy ，G u i li n 5 4 1 0 0 4 ， C h ／ n a 3 Sch o o l ofO c e a n a nd E a r t hSci e n c e ，T o n i U n i v e r s it y ，S h a ngh a i 2 0 0 0 9 2 ， C h ／ n a Ab s t r a c t T h e p l a c e o f t h e a n o ma l o u s e x t r e mu m o f a p p a r e n t r e s i s t i v i t y c u r v e i s r e l a t e d t o t h e p o s i t i o n， thi c k n e s s ，r e s i s t i v i t y a n d o c c u r r e n c e o f g e o l o g i c b o d i e s a h e a d o f t h e t u n n e 1 ．I t ’ s i n d i s p e n s a bl e t o d e s i g n a n e ff e c t i v e me t h od t o i n v e r t f o r mu l t i p l e p 眦 me t e r s o f t h e g e o l o c b ody s y n the t i c a l l y ．F i r s t l y ，w e ma k e n u m e r i c a l mod e l i n g an aly s i s w i t h fi n i t e e l e me n t me t h od a n d e l i mi n a t e t h e e ff e c t o f t u nn e l c a v i t y，t r an s l a t e the a p p a r e n t r e s i s t i v i t y c u r v e o f a d v an c e d d e t e c t i o n i n t u n n e l i n t o t h e C l l l w e i n f u l l s p a c e．Th e n i n v e r s i o n o f the a d v an c e d d e t e c t i o n i s c a r i e d o u t b y l e a s t s q u are me thod ．Th e r e s u l t s h o ws t h a t the e l e c t ri c p r o p e r t y an d p o s i t i o n an d o c c u r r e n c e of an o malo u s b ody， t h e r e s i s t i v i t y o f b e d r o c k， C an b e o b t a i n e d c o r r e c t l y； h o we v e r o n l y the c o mp o s i t e v alu e o f r e s i s t i v i t y an d t h i c k n e s s o f a n o malo u s b od y C an b e d e t e r mi n e d b e c a u s e o f e q u i v ale n c e． Ke y wo r d s T u nn e l ，Re s i s t i v i t y，Ad v an c e d d e t e c t i o n，I n v e rsi o n 引 言 本文 为 文 献 [ 1 ] 的续 篇 ． 电 阻 率 超 前 探 测 是 煤 矿 、 金属 矿 山以及 工 程 隧 道 开挖 工 作 中确 定 巷道 前 方隐伏导 、 含水地质构造 、 溶洞等重大安全隐患的主 要 预报 手段 之一 ． 但 由于 坑 道 空 腔 和 隐 患构 造 的厚 度 、 电性 以及产 状等 因 素 同时影 响探测 结 果 ， 单 独采 用视电阻率极值方法确定隐患构造的位置很难得到 正确 结论 ． 根 据坑 道 工作 的特 点 ， 设 计 快 速 、 有效 的 基金项 目 国家 自然科学基金项 目 4 0 0 6 4 0 0 1 、 上海博士后基金项 目 0 5 R 2 1 4 1 4 3 和同济 大学理科发展基金项 目资助 ． 作者简介黄俊革 ， 男 ， 1 9 6 6年生 ， 2 0 0 3年于 中南大学信息物理工程学院获博士学位 ． 主要研究方向为电法勘探 、 地球物理数值模拟 E m a i l h j u n g e 1 6 3 ． e o m 维普资讯 地 球 物 理 学 报 C h i n e s e J ． G e o p h y s ． 5 0卷 反演 方 法对异 常 体 的各 种 参 数 进 行 综 合 反 演 ， 才 能 将 电 阻率超 前探 测方 法 真正应 用 到实 际 中 ． 经过 地球 物 理 工 作 者数 十年 的共 同努 力 ， 电阻 率 反 演 由过 去 一 维 自动反 演 ， 发 展 到 了今 天 的二 维b 】 、 三 维 自动 反 演 川 ， 其 精 度 日益 提 高 ， 分 辨 率 逐 步增强 ． 但精 确 的三维 反 演需要 海 量 的计 算 内存 ， 花 费大 量 的计 算 时间 ， 同时 依赖 于大 量 的观测 数据 ． 且电阻率超前探测属于剖面测量 ， 坑道施工空间小 ， 数据 采集 量小 ； 而 坑 道施 工效 率 要 求 快 速 预 报前 方 隐患构 造 ， 时间要 求高 ． 利 用 有 限元 数 值模 拟 技 术 ， 研 究坑 道 视 电阻率 观测 的特点 及规 律 ， 将 实 际 采 集 的坑 道 内视 电阻 率 数据转 换为 全空 间视 电 阻 率数 据 ， 并 采 用 线 性 反 演 技术对 结 果进行 快速 反演 ， 可 达到 快速 、 准确 反演 前 方 隐患构 造 的 目的 ． 2 坑道超前探测 的视 电阻率 的特点 均 匀全 空间 中点 电源 的电位 表达 式为 ， 1 其等位线为以点电源为球心的球面 ． 而坑道迎头处 的点 电源 ， 其 场源 分布 非常 复杂 ． 位 于迎头 角域 处 的 观测点 ， 距离点电源距离较小时 ， 电场分布类似于垂 直角域 的 电场 分 布 ， 而 距 离较 大 时 又具 有 全 空 间 电 场分 布的特 点 ； 表 现 在视 电阻 率 取 值 上 在 小 极距 时 ， 视 电 阻 率 约 为 围 岩 电 阻 率 的 4 ／ 3倍 ， 极 距 较 大 时 ， 视 电 阻率逐渐 与 围岩 电阻率 一致 ． 而 在超 前探 测 的视 电阻 率观测 中 ， 供 电点 位 于坑道 迎头 的角域 中 ， 测量电极位于坑道面上， 其观测视 电阻率取值应介 于 4 ／ 3 2倍 围 岩 电 阻 率 ． 极 距 较 小 时 ， 坑 道 的宽 度 和 高度均 对视 电 阻 率产 生 影 响 ． 图 1为坑 道 电阻 率 二极法超前探测 时， 不同坑道宽度与视电阻率 的对 应关 系 ， 该 结果 系 采 用有 限元 异 常 电位 法进 行 计 算 的 ， 结 果表 明 ， 极 距 较 小 时 ， 观 测 视 电 阻 率 随着 坑 道 宽度 的增 加逐渐 增 大 ， 且 影 响 的观 测 极距 也 逐 渐 增 多 ． 当坑 道 宽度 为 2 m时 ， 视 电阻率 与 坑道 围岩 之 比 最 大为 1 ． 2 7 A M 1 m ， 大于 7 m 的极 距 其 比值 趋 向于 1 ， 已基 本不 受影 响 ； 当坑 道宽 度 达 到 2 0 m时 ， 视 电阻 率与 围岩 电 阻率 比值 最 大 可 达 1 ． 4 2 AM1 m ， 受影 响 的二极 法极距 AM可达 6 0 m左 右 ． 除 了坑道宽度 ， 坑道 高度也 同时影 响坑 道内超前 探测 视电阻率 值 ． 表 1为用 二极 法 进行 观测 时 ， 不 同 坑道宽度下 的坑道高度 分别为 2 m和 8 m时 ， 视 电阻 l 5 l 4 l - 3 1 ． 1 l 0 ． 9 AM／ i n 图 1 不同坑道宽度超前探测 P ． 与 P 。探测极距的关系 圆圈内的值代表坑道宽度， 纵坐标 为观测视 电阻率 P ． 与围岩 电阻率 P 0比值 ， 横坐标为二极法极距 A M． Fi g．1 Re l a t i o n s h i p b e t we e n t u nn e l wi d t h a n d p o l a r d i s t a n c e i n a d v a n c e d d e t e c t i o n 率 与 坑 道 围岩 电阻 率之 比 的对 应关 系 ． 表 中 数据 表 明 ， 相 对应坑道 宽度 对 视 电阻 率 的影 响来 说 ， 坑 道高 度 的变化对超前 探测视 电阻率 的影 响要小一些 ． 表 1 不 同坑 道高度与坑道超前探测视 电阻率 与围岩 电阻率比值 的关 系 Ta bl e 1 Re l a t i o n s hi p b e t we e n t u n ne l h e i g ht a n d |D ． I p0 o f a pp a r e n t a nd r o c k r e s i s t i v i t y r a tio i n a dv a n c e d d e t e c t i o n 3 全空 间超前探测 的最小二乘反演 3 ． 1全空 间 中超 前探 测 的正演 如果 忽 略坑 道 空 腔 的存 在 ， 板 状 体 的超 前 探 测 问题 可简化 为求 解 全空 间无 限大板 状体 电场 分 布 问 题 ． 设 在 电阻 率 为 P 。的 全 空 间 介 质 中有 一 厚 度 为 口 、 电阻率为 P 的均 匀 无 限大 板 状 体 ， 在 P 。 中距 离 板体 为 d处 的 A点 供 电 ． 板 状 体 将 整个 空 间 划 分为 三个 部 分 有 源 P ． 介 质 区、 无 限 大板 状 体 中和无 源 P ． 介 质 区 ． 有源 J D 。 介质 区的电位 表达式 为 T T I p 1 I D 1 Ul 一 一 4 7 维普资讯 2期 黄俊革等 坑道直流电阻率法超前探测 的快速反演 6 2 1 耋 ． 2 当无 限大板 状 体 与 观测 电极 移 动 方 向斜 交 时 ， 电源 点所 在介 质 1中的 电位 表 达式 为 r r l I l 4 7 t R 一 耋 一 ∑ n l 特别地 ， 当无 限大 板 状 体 构 造 同 时是 岩 性 分 界 面时 ， 即板 状体 无 电源 一 侧 电阻 率 与 电 源一 侧 介 质 和板 状体 电阻率 均不 相 同 时 电 阻率 为 』D ， 电源 点 所在 介质 |D 。 中的 电位 表 达式 为 l T l p I p l 4 7 t R 一 4 7 t 壹 、n 1 一 1 J n l 。 式 中 K 由式 2 ～ 4 可 知 ， 全 空 间 中的 超 前探 测 视 电 阻率 与 各 区电阻率 P I 、 lD 和 l D 、 板状 体 厚度 Ⅱ、 电 源与板状体之间距离 d以及板状体倾角 相关 ． 3 ． 2全 空 间超 前探 测最 d x --乘反 演 上述 超 前 探 测视 电 阻率 反演 问题 ， 与 一 维层 状 三 层 大 地测 深 的视 电 阻率 反 演 非 常 相似 ， 只 是 多 了一个第二层地层的倾角这一未知参数 ． 目前该类 问题 大都 采 用 奇 异 值 分 解 法 和 马 奎 特 算 法 进 行 反 演 J ． 马奎 特算 法如 下 A A 2 1 Am A Ax， 5 式 中 A 为偏导 数矩 阵 ， A m 为模 型 修 正量 ， A x为 正 演视 电阻率 与 实 测 视 电 阻 率 数 据 差 向 量 ， J为 单 位 矩阵， 为保 证反演稳定性 而加入 的阻尼 系数 ， 这 里 取 ∑ I △ 。 I ， 6 f l A x 为第 i 个正 演 视 电阻 率 与 实测 视 电 阻率 数 据 之 差 ． 初 始模 型与 真实模 型 之 间的差 别越 大 ， 阻尼 因子 越 大 ， 从而保 证 了反 演 的稳定性 ． 马奎 特 算 法 中 ， 决 定 反 演 准确 性 的 因素 主要 在 于初始模型的选取 ． 根据文献 [ 1 ] 的结论 超前探测 视 电阻率 异常 极值 位置 A M 与 板状体 位 置 d之 间存 在线 性 关 系 ， 三极 装 置 线性 关 系系 数 为 0 ． 1 ～0 ． 2 5 ， 二极 装置 异常 极值 位置 只有 三极 装置 异常 极值 位置 的一 半 左右 ， 线性 关 系系数 为 0 ． 2～0 ． 5 ； 可 据此初 步 确定 板 状体位 置 d的初始 值 ． 另外 可 根 据超 前 探 测 视 电 阻率 曲线 的 首 支 和 尾 支 确 定 』D 。 和 』D ， 根 据 视 电阻率 极值 的性 质确 定 』 D ． 板 状体 厚 度 Ⅱ和 板状 体 倾角 可赋 以任意值 ． 表 2为多 个 模 型正 演 后 的反 演 结 果 ， 经 过 对 比 可发 现 ， 反 演结 果 中存在 以下 规律 表 2全空间超前探测马奎特算法反演结果一览表 Ta bl e 2 Re s u l t s of i n v e r s e i n f Il 皿 s pa c e 探测装置 p l ， Q m p 2 I m P 3 ， Qm d i m a i m 口 ， 。 真实模型 l o 0 5 l o 0 5 2 4 0 模 型 一 二极装置 反演结果 9 9 ．4 1 1 4． 6 7 9 9． 4 0 5． 2 7 2． 9 2 3 3． 5 6 真实模型 l o 0 l o 0 l o 0 5 2 4 0 模 型 二 二极装置 反演结果 l o 0 ． 6 8 2 3 l 3 ． 8 l o 0． 7 6 5． 5 0 0． 8 2 3 2． 7 4 真实模型 l o 0 2 o 0 2 o 0 5 2 4 0 模 型 三 二极装置 反演结果 9 8． 2 2 2 7 5 2 ． 6 2 0 4 ． 3 4． 3 6 1 ． 6 3 3 7． 6 l 真实模型 l o 0 l 0 l o 0 2 2 0 模 型四 二极装置 反演结果 l 0 3 ． 9 4 2 6 ． 6 l 7 0 8． 4 2 1 ． 5 3 5． 5 4 一1 ． 1 6 真实模 型 l o 0 l 0 l o 0 2 2 4 0 模型五 三极装置 反演结果 l o 0 ． 4 5 l 1 ． 5 9 l o 0 ． 5 4 1 ． 9 2 2 ． 3 4 4 2 ． O 2 真实模 型 l o 0 l o 0 l o 0 2 2 40 模型六 三极装置 反演 结果 9 9 ． 8 0 2 6 2 4 ． 3 9 9 9 ． 1 2 2 ． o 0 0 ． 7 6 4 2 ． o 6 真实模 型 l o 0 1 0 ， l o 0 5 2 9 0 模型七 三极装置 反演结果 9 9． 5 7 l 5． 2 8 9 7 ． 0 8 5． 2 o 2． 9 2 71 ． 9 o 2 ．1 、， S R n ． 1 ■ l lI S - l l 舭 砭一 一 ， L ， I 2 ． 、， S 9 O C R d 维普资讯 6 2 2 地 球 物 理 学 C h i n e s e J ． G e o p h y s ． 5 0卷 1 围岩电阻率 p 和 p ， 、 点源与板状体之间 的距 离 d的反演结 果 与 真 实模 型间 的误 差 很 小 ， 反 演 的板状 体 电性 与 真实模 型一致 ． 2 板 状体 倾 角 的反 演 效 果 相 对 要 差 一 些 ， 个 别模 型 的反演结 果与 实 际模 型的误 差达 到 2 5 ％ ． 3 板状 体 的电阻 率 和厚 度 在模 型 二 、 四 、 六 中 与真实模型间存在较大差距 ， 主要与 同层等值现象 有关 ． 对于低 阻板 状 体 来 说 ， 反 演 结 果 的 S a l p 与真 实模 型相 同 ； 对 于高 阻板状 体来 说 ， 反演 结果 的 T 2 a p ， 与真 实 模 型 保 持 一 致 ． 表 明反 演 结 果 主要 反映异常体厚度与电阻率的组合值 ， 这一点 ， 在实际 工作 中需 特别 注意 ． 4 坑道超前探测 的校正与反演 由于坑道内的超前 探测正演无法求 得其解析 解 ， 只能 采用 物理 模拟 或数 值模 拟技 术计算 ， 以正演 为基础 的反 演面 临 以下 困难 数 据采 集量小 ， 而 需反 演的空间及数据量非常大 ， 反演精度难以达到要求 ； 正演时间长 ， 使反演算法的时间不能满足快速反演 需求 ． 为此 ， 将坑道超前探测视电阻率数据通过数值 模拟手段转化为全空间视电阻率数据进行反演 ． 坑道 中的超前 探测视 电阻率 曲线 中包 含 了迎 头 前方地质体 、 观测电极附近不均体 以及坑道空腔本 身的电性信息 ． 只有将后者 的影响完全消除才能提 取迎头前方地质体 的准确信息 ， 并采用全空间马奎 特算法进行 反演 ． 对于坑道 空腔的影响 ， 由前述 可 知 ， 可 以通 过 图 1 所 示 的不 同坑 道 宽 度 对应 的不 同 电阻率 比值进行校正， 这种校正类似 于地表电法中 的地形 改 正方法 ID “ I D 。 ， t ‘ ， i 1 ， n 7 式中 为第 i 个极距的观测视 电阻率 ， t 为第 i 个 极距相对应的坑道视 电阻率与 围岩电阻率之比 图 1 ， JD 为经过修正后用于反演计算视 电阻率值 ． 图 2 为坑道迎头前 方 4 m处有 一直 立 低阻 板状 体 超前 探 测视电阻率曲线； 围岩电阻率 1 0 0 Q m， 低阻板状体电 阻率 5 Q m， 厚度 2 m． 将坑道超前探测原始视 电阻率 曲线、 校正曲线和全空间曲线 同时给出以比较比值校 正的效果 ． 结果显示 ， 经过坑道电阻率比值校 正后的 坑道超前 探测 曲线 与全空 间曲线 完全 吻合 ． 1 40 l 2 O 8 O 6 0 O 8 1 6 24 3 2 40 48 5 6 6 4 图 2 直立低 阻板状体超前探测视 电阻率及校正曲线 Fi g．2 Ap p a r e n t r e s i s t i v i t y a n d c o r r e c t e d c u r v e s o f a l l e r e c t c o n d u c t i v e p l a t e 表 3为图 2中同一模型三种不 同视 电阻率输入 数据的反演结果 其一为全空间中视 电阻率数据 ， 其 次为坑道 内超前 探 测 视 电 阻率 原 始 数 据 ， 最 后 为经 过 比值 校 正后所 得 数据 ． 通过 比较 可 以看 到 ， 除 了板 状体的电阻率 和厚度 的组 合符合 同层 等值 规律之 外 ， 利 用全 空 间数 据 反 演 的结 果 和 经 过 比值 校 正后 的数据反演结果与真实模 型非常吻合 ； 而利用坑道 原始 数据 直接 反演 ， 各 项 数据 与 真 实 模 型 的 差 别 都 非 常大 ， 不 能如实 反 映实际情 况 ． 表 3同一模型 三种 不同视电阻率数据的反演结果对 比 Ta b l e 3 Co mp a r i s o n o f t h r e e ki n ds o f a pp a r e n t r e s i s tiv i t y d at a o n s a me mo de l p l ， n m p 2 ， nm p 3 ， n m d i m a i m o ／ o 真实模型 l o 0 5 l o 0 4 2 9 0 全空间数据 反演结果 9 9 ． 0 4 l 5 ． 3 3 9 8 ． o 0 4 ． 1 6 6 ． 2 4 7 l ， 5 6 真实模型 l o 0 5 l o 0 4 2 9 0 坑道视 电阻率数据 反演结果 l 5 2 ． 3 7 3 6 ． 1 8 6 7 ． 6 5 1 ． 9 6 2 4 ． 6 5 5 ． 0 7 真实模型 l o 0 5 l 0 o 4 2 9 0 校正视 电阻率数据 反演结果 l O 1 ． 1 8 l 3 ． 3 7 9 7 ． 1 9 4 ． 1 8 5 ． 5 5 7 0 ． 6 l 在电阻率坑道超前探测工作 中， 观测 电极附近 不均体会 影 响坑 道迎 头 前 方 地 质 体 的 信 息 ． 在实 际 工作 中可通 过与 坑道 内另 一 比较 电 源 该 电源 与 坑 道迎头间的距离为 z 供电， 在相 同测点上进行观测 得 到另一视 电阻率 曲线 进 行 对 比 ， 当两 条 曲线 的 异 常极 值位 置相 同 时 ， 可 推 测 为观 测 电极 附 近 不 均 体 的 反映 ； 反之 ， 异常 可推 断 为坑道 迎头 前方 地 质体 的 响 应 ． 维普资讯 2期 翦泼革等 坑道 电流电阻率法超前 删的 №谴 厦戗 圈 3为分别在坑道迎头供电 A j 和电源 与坑道 迎头间的距离 为 5 mf A 时 得到 的视电 阻率曲线 ． 模 型 中围 岩 电 阻 率 I C O Qn ， 坑 道 迎 头 前方 4 m 处 有 一 厚度 2[1] 的低 阻板状倬 ， 板状 体电 阻率为 5 n 在测 量电报方 向距 离坑道迎头 1 5 处坑 道表 面肯 一 1 In2 m1 H 1的低阻 长方体 ． 电阻 率为 】 0 n 在两条视电l5且率 曲线相 同位置I 5 t kl 处 j 响一 电 阻 率 异 常起 伏 【生 I 3 坑道 超前探测示总 l璺 J 与原皓桃电阻半}l{f 线 F i g 3 J _】 i a r 。 a m r l 】a d ～ a r e 】L l l t i J n i n I t ff l l l i l a n d r w ap par enl⋯ 】 vi t y ‘ 、 l ⋯ 值得注意 的是， 偏离坑 道迎头 侥于坑道面上 的 点电源电场分布与位于坑道 迎头处的 电电源的电场 分布有较大不同 ． 极 距较小时 与半卒间 的电场 分佰 相 似 ． 视 电 阻宰 为 围岩 电 阻率 两 倍 左 右 ． 图 4为 分 别 经过电阻率 比值校正消除坑道孛腔影响后的两条观 电阻率曲线 ． 曲线 上分别存在两种异 常， 其一为 A M 1 5 m处 的电阻率异常 ； 其二 为两个电阻卒 锻小值 异 常． 其垃置有很夫不同 迎头 供电 A 视 电阻率曲 线极小值位 于 I 5 n - 处 ． A 供电时的视电阻率曲线极 小 值位于 3 I n 处 ． 两视电阻率极小值 位置规律反映 了坑道迎 头前低阻 异常悼 将 两条经过 比值校正的视 电阻率曲线进行圆滑 处理 ． 消除不均体异常后 可得到图 5所示的两条视 电阻率曲线 ． 以此} 见电 阻率 值作 为仝空问扳状 体 肄 常曲线进行 反演汁算 ． 可得到表 4的结果． 从表 4的反 演结 果可 以清楚 地看 到， 由点电源 A 视 电 阻 率 曲 线 反 演 的 电 源 到 异 常 体 之 间 的 距 离 与 点电源 视电阻率 曲线反演 的电源 到 异常体距 离之差为 5 ． 6 4[1 】 ． 与两电源之间的距 离 』 5 m的吻 台程度非常 商． A 4 比值校 正后 的辊 电舡率f}l1 线 ] fi g ．4 A p p a W l l l 。s l l 1 v i t y a f t e r c 。 ⋯c 1 “ | 】 r I 1 0 0 q 5 呻 目 a “ 0 1S ‘ 。 图 5 圃带处 后 呐砚电阻 帛曲线 F i g ．5 S m【 | I J 1 【 d a p p a r e n l r e s l s t i v i l y I ⋯ 表 4 坑道超前探测 反演 结果 T a b l e 4 I n v e r s i o n r e s u l t o f a d v a n c e d d e t e c t h m_ n t u n n c l 5结论 1 坑 道 空 腔 对 坑 道 内超 前探 洲 视 电 阻 率 取 值 有较大影响观测 视电阻宰 随着坑 道宽喽 的增 加逐 渐 增 大 ． 且 影 响 的 观测 微距 也逐 渐 增 多 棚 对 应 坑 道 宽度对视电阻率 的影响 柬说． 坑 道高度 的变化划超 前探测视 电阻率 的影响要小一 2全空间超前椿删最小二乘 反演 司如实反映 肆常体位置 、 电性 熳围岩电阻率的大小 ． m十存 在 同层等值观象 ， 部 分模 型反 演结果 主要 反映 芹常体 嗥度与电阻率的组合值 维普资讯 6 2 4 地 球 物 理 学 报 C h i n e s e J ． G e o p h y s ． 5 0卷 3 利用数值模拟技术预先计算不 同坑道宽度 对应的视电阻率与 围岩电阻率 比值 ， 将 坑道超前探 测视 电阻率 曲线 转 化 为 全 空 间 视 电 阻率 异 常 曲线 ， 采用 全空 间最 ／ b -乘技 术可 快速 反演 坑道 迎头 前方 地质体 ． 反演结果的准确性表明了方法的可行性 ． 参考 文献 R e f e r e n c e s [2] [3] 黄俊革 ， 王家林 ， 阮百尧 ．坑道 直流电阻率 法超 前探测研 究 ． 地球物理学报 ， 2 0 0 6 ， 4 9 5 1 5 2 9～1 5 3 8 Hu a n g J G，Wa n g J L，Ru a n B Y．A s t u 由 O i l a d v a n c e d d e t e c t i o n u s i n g DC r e s i s t i v i t y me t h o d i n tu n n e 1 ． C h i n e s e J． G e o p h y s． i n C h i n e s e ， 2 0 0 6 ， 4 9 5 1 5 2 91 5 3 8 阮百尧 ， 葛为中．奇异值分解法与阻尼最小二乘法 的对 比． 物 探化探计算技术 ， 1 9 9 7 ， 1 9 1 4 64 9 R u an B Y， G e W Z． S i n g u l a r v a l u e d e c o mp o s i ti o n me t h od an d d a m p i n g l e a s t s q u a r e s o l u t i o n ．C o m p u t in g T e c h n i q u e s f o r Geo p h y s i c al a n d G e o c h e m i c a l E x p lo r a t i o n i n C h i n e s e ，1 9 9 7 ， 1 9 1 4 6 4 9 阮百尧 ， 村上裕， 徐世浙 ． 电阻率， 激发极化法数据 的二 维反演 程序 ． 物探化探计算技术 ． 1 9 9 9 ． 2 1 1 1 6 1 2 5 R u an B Y，Y u t a k a M ，X u S Z．2 - D i n v e r s i o n p r o g r a ms o f i n d u c e d [ 4] [ 5] [ 6] [ 7] p da r i z a fi o n d a t a ． C o m p u t i n g T e c h n iq u e s f o r G e o p h y s ic al a n d G e o c h e m b z d E x p lo r atio n i n C h i n e s e ，1 9 9 9 ， 2 1 2 1 1 61 2 5 S a s a k i Y．3 - D res i s t i v i t y i n v e r s i o n u s i n g t h e fi n i t e - e l e me n t me thod ． G e o p h y s i c s ，1 9 9 4，5 9 1 8 3 9～ 1 8 4 8 黄俊革 ， 阮百尧 ， 鲍光淑 ． 基于有 限单元法 的三维地 电断面 电 阻率 反 演 ． 中 南 大 学 学 报 自然 科 学 版 ， 2 0 0 4 ， 3 5 2 2 9 52 9 9 Hu an g JG，Ru an B Y，Ba oG S．Re s i s t i v i t yi n v e r s i o n o n 3 - D s e c t i o n b a s e d F E M． J o u r n al ofC e at r al - S o ut h U n i v e r s i t y N atu r alS c ie n c e i n C h i n e se ， 2 0 0 4 ， 35 2 2 9 52 9 9 黄俊革 ， 阮百尧 ， 鲍光 淑． 有 限单 元法三 维电阻率 最小二乘 反 演 中存在问题的研究 ． 地质与勘探 ， 2 0 0 4 ， 4 1 1 4 7 07 5 H u an g J G，Ru an B Y，B a o G S．R e s e a r c h o n 3 - D res i s t i v i t y l e ast s q u a r e i n v e r s i o n u s ／ n g t h e fin i t e e l e me n t me thod ． Ge o log y a n d P r o s p e c t i ng i n C h i n e s e ， 2 0 0 4 ， 4 1 1 4 7 07 5 黄俊革 ， 鲍光淑 ， 阮百尧 ．坑道直流 电阻率测 深异常研究 ．地 球物理学报 ． 2 0 0 5 ， 4 8 1 2 2 22 2 8 Hu an g J G，Ba o G S，Ru an B Y．A s t u d y O i l an o ma l o u s b o d i e s o f DC res i s t i v i ty s o u n d i n g i n t u n n