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隧道三维电阻率E-SCAN超前探测反演与优化方法研究  
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【英文篇名】 3D E-SCAN resistivity inversion and optimized method in tunnel advanced prediction
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【作者】 王传武; 李术才; 聂利超; 刘斌; 郭谦; 任玉晓; 刘海东;
【英文作者】 WANG Chuan-wu; LI Shu-cai; NIE Li-chao; LIU Bin; GUO Qian; REN Yu-xiao; LIU Hai-dong; Research Center of Geotechnical & Structural Engineering; Shandong University;
【作者单位】 山东大学岩土与结构工程研究中心;
【文献出处】 岩土工程学报 , Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 编辑部邮箱 2017年 02期  
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 隧道超前预报; 三维电阻率反演; E-SCAN; 敏感度矩阵; 光滑约束权重; 增益优化;
【英文关键词】 tunnel advanced prediction; 3D resistivity inversion; E-SCAN; sensitivity matrix; smooth constraint weight; gain optimization;
【摘要】 超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节,将地面三维电阻率E-SCAN观测模式引入到隧道超前预报中,其中供电与采集电极都布置在隧道掌子面,可有效降低旁侧干扰因素的影响,提出了基于三维电阻率E-SCAN的隧道超前探测新型观测模式。建立了隧道三维电阻率E-SCAN超前探测地电模型,获得了敏感度矩阵分布特征:矩阵元素数值较小且相差悬殊;元素绝对值随深度衰减迅速;靠近供电与采集电极位置元素绝对值较高。为改善反演的深度定位问题,对敏感度矩阵中元素施加不同大小的增益因子,对原有敏感度矩阵中高值元素进行抑制,对低值元素进行增益,形成了基于敏感度增益因子的隧道三维电阻率E-SCAN超前探测反演优化方法,在理论上可以提高异常体的深度定位精度。开展数值算例与物理模型试验研究,结果表明在隧道三维电阻率E-SCAN超前探测中,相较于常规光滑约束反演,反演优化方法在异常体的深度定位精度方面具有明显优势。
【英文摘要】 Advanced geological prediction is one essential part in tunnel construction, and 3D E-SCAN resistivity device is introduced. In this device, the current and measuring electrodes are arranged on the tunnel face, which can reduce the impact of interference factors. Then a new observing device is proposed. Geological models are designed, and features of the sensitivity matrix are obtained as follows: the absolute values of elements are vastly different; the values decrease sharply with depth; the elements clos...
【基金】 国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2013CB036002,2015CB058101); 国家重大仪器设备研制专项(51327802); 国家自然科学基金重点项目(51139004);国家自然科学基金面上项目(51479104);国家自然科学基金青年科学基金项目(41502279); 中国博士后科学基金项目(2015M572037); 国家重点研发计划(2016YFC0401805)
【更新日期】 2017-03-10
【分类号】 U452.1;P631.322
【正文快照】 电阻率勘探是一种原理简单,实施便利,经济高效的地球物理探测方法,在工程勘察、环境监测等领域应用广泛。隧道超前地质预报中主要的探测对象为断层破碎带与岩溶含水体等,三维电阻率探测方法具有对岩溶含水体响应敏感的优势,因此被引入到隧道超前预报中[1-5],得到越来越多的应用

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