岩溶地层条件下的地铁跨孔电阻率CT超前预报方法研究

摘要

随着城市化进程的加快，为了满足城市交通发展的需要，许多城市正在如火如荼地进行或规划建设地铁，然而，在岩溶地区修建地铁过程中往往会遇到的一些严重危害工程安全的不良地质体，例如溶洞、含水断层和软弱破碎带等，成功探测到这些不良地质体是及时采取治理措施、降低损失的前提。
　　跨孔电阻率CT（computed tomography，计算层析成像）是一种利用介质电阻率差异来实现探测的地球物理方法。目前，跨孔电阻率CT方法在城市地铁超前预报中的应用研究较少，为了提高该方法在城市地铁超前预报中的实际应用水平，本论文主要做了如下几个方面的研究:
　　(1)通过对城市环境条件下典型不良地质体的赋存形态和地质特征进行分析总结，建立几种适合于城市地铁预报的地电模型，为相应的数值模拟研究建立基础。
　　(2)针对城市地铁数种典型不良地质体，开展相应的数值模拟研究，获得不同不良地质体的地电响应特征。对比不同工作参数的数值模拟结果，研究分析不同工作参数对探测效果的影响，优化相应的数据观测方法。
　　(3)采用数据归一化和微分等数学方法，结合电阻率等值线影像图，提出了一种跨孔电阻率CT高分辨率数据解释方法，有效改善了跨孔电阻率CT的数据解释精度。
　　(4)基于城市地铁现场工作环境条件，提出了几种数据观测方式，结合大连地铁的多个工程实例的应用分析，验证本文的相应研究成果，总结一套较为有效的城市地铁跨孔电阻率CT超前预报技术。
　　理论研究和实践成果表明，城市地铁跨孔电阻率CT预报方法探测精度高、灵活方便，不占用施工时间，对岩溶地区的不良地质体预报或探测效果明显，应用前景良好。本文的研究工作可以说是对城市地铁跨孔电阻率CT预报方法一种有效的补充和完善，具有良好的理论意义和工程应用价值。