[发明专利]地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质

说明书

本申请提供了一种地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质，其中方法包括：将距离微动测线在预设阈值范围内的钻孔柱状叠置到探测区域的微动视速度模型上，标定视速度与钻孔地层岩性的对应关系；基于所述视速度与钻孔岩性的对应关系，根据视速度的剖面变化特征，定性解释岩性，追踪、划分岩层，所述岩层包括覆盖层和基岩；基于视速度的剖面特征，根据视速度的背景值、速度异常形态及其梯度变化，圈定基岩中低速异常的范围；根据所述低速异常与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围。本申请可以更直观、更可靠的探测采空区，更好满足工程地质勘察需求，提高探测施工效率、确保地铁隧道盾构施工安全。

技术领域

本申请涉及地质与地球物理领域，尤其是涉及一种地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质。

背景技术

传统的采空区地球物理探测方法可分为地震波法和电磁法二大类(薛国强等，2018)。地震波方法中最常用的地震反射法，在采空区探测中得到广泛应用(程建远等，2003，2008；杨双安等，2001)。地震波传播过程中遇到煤层采空区时，因煤层消失，强波阻抗界面中断，地震波的动力学特征(波形、振幅、主频等)会产生显著畸变(程建远等，2003，2008；)，从而成为采空区识别的重要标志。电磁波一类的方法，包括高密度电阻率法、瞬变电磁法、直流电法等，利用采空区与围岩的电磁、电性差异达到探测目的。高密度电阻率法探测精度高，已成为探测煤层采空区的一种行之有效的手段(薛国强等，2018，原文涛，2008；杨镜明,2012)。地面瞬变电磁法对低阻含水采空区敏感，具有易穿透高阻层、施工方便、效率高且勘探深度更适于煤矿采空区等优势，成为探测积水采空区的首选方法(陈卫营和薛国强，2013)。

然而，在地形、地质条件复杂，分布有高低压电力线、工业游散电流及振动干扰严重的测区，传统的人工源地震及电磁波探测方法野外数据采集十分困难，难于获得高质量的原始数据，从而探测效果难以保证。微动探测方法从天然源的地面微弱振动(噪声)中提取面波频散特性，利用频散与地层介质结构的对应关系达到探测目的。因无需人工源，具有天然的抗(振动、电磁)干扰能力，施工便捷，微动探测已成为采空区物探新技术，分别在山西霍州铁路、河南郑-登-洛城际铁路，陕西铜川东坡煤矿和新建牡丹江至佳木斯客运专线等采空区探测中取得满意的工程应用效果。

采空区边界范围、空间结构，其覆岩及围岩特性都将直接影响地铁隧道设计与施工建设。然而，在交通繁忙的闹市区开展采空区探测，传统人工源物探手段除面临强振动、强电磁干扰影响无法采集可靠数据外，还受到场地条件制约很难开展工作。为此，本申请针对城市地铁线路采空区探测精度要求高、探测深度需浅至地表等特殊技术需求，开展了微动探测的方法技术研究。

发明内容

本申请的目的在于：本申请提供了一种地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质。

本申请采用的技术方案如下：

根据本申请的第一方面，提供一种地铁线路采空区的三维微动探测方法，所述方法包括：将距离微动测线在预设阈值范围内的钻孔柱状叠置到探测区域的微动视速度模型上，标定视速度与钻孔地层岩性的对应关系；基于所述视速度与钻孔岩性的对应关系，根据视速度的剖面速度变化特征，定性解释岩性，追踪、划分岩层，所述岩层包括覆盖层和基岩；基于视速度的剖面特征，根据视速度的背景值、速度异常形态及其梯度变化，确定低速异常范围；根据所述低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围。