隧道超前探测准全空间磁共振理论及应用

依据地下探测的全空间特点,首次提出准全空间探测模型,推导准全空间MRS响应核函数表达式,有效剔除隧道已挖空区域在计算结果中的影响,提高MRS正演计算准确度。同时,反演方法采用序列二次规划法进行,完成了地下准全空间模型磁共振数据非线性反演。理论数据中,对比地面半空间、地下全空间的反演结果,准全空间模型能更精确地反演地下灾害水体位置及含量,且在含噪10%的情况下仍然得到较为理想的反演结果。在理论研究的基础上,结合金温铁路泽雅隧道的MRS现场测试,对掘进掌字面前方隐伏含水构造进行解释,并利用瞬变电磁数据对MRS探测结果进行了一致性的比对分析。该项研究表明准全空间探测模型结合SQP反演算法能够准确给出地下灾害水体的定位及富水程度,实现地下水害的超前准确预报,为隧道磁共振探测提供理论基础。

地下工程灾害水源的磁共振探测研究

地面磁共振探测(Surface Magnetic Resonance Sounding,SMRS)是近年来发展起来的一种地球物理新方法,这种在地面直接探测地下介质中氢核丰度的技术,不仅可以用于缺水地区的地下水资源勘查与评价,还可以在地下水引起的堤坝渗漏、滑坡、海水入侵等地质灾害水源的探测预警中发挥独特的作用.本文首次提出了地下磁共振探测方法(Underground Magnetic Resonance Sounding,UMRS),将SMRS方法引入到地下工程领域,实现隧道工程和煤矿开采等地下狭窄空间极端环境的探测.为应用UMRS方法,需要深入研究地下水超前探测理论、准全空间处理与反演方法、旋转多匝小线圈探测模式,强电磁干扰环境自适应噪声压制策略、以及复杂地质环境磁共振与瞬变电磁联合探测关键技术等难题.论文还简要介绍了超导磁探测技术和工程盾构及掘进实时探测等新技术在地下工程生产安全探测预警中的应用前景.