铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法技术

铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法，以有效对铁路线路中线地下断面的地质情况进行勘探，确保物探资料的可靠性，且最大可能地实现勘探工程的经济性、合理性和高效性。勘探测线包括：中央测线，布置于线路中线位置；左侧测线群、右侧测线群，沿线路方向分别布置于线路中线的左侧、右侧，左侧测线群、右侧测线群中各测线相对于中央测线对称布置，同侧测线线间距由距中央测线最近的测线线间距为最小，逐渐变至距中央测线最远的测线线间距为最大；左侧测线群最边缘测线与右侧测线群最边缘测线之间的间距为隧道勘探深度的2倍；中央测线、左侧测线群和右侧测线群中各测线的长度为隧道长度与由隧道两端向外延伸的延伸段长度之和。

Line Layout Method for Aeromagnetic Exploration of Railway Tunnels

【技术实现步骤摘要】
铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法
本专利技术涉及应用地球物理领域，特别涉及一种铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法。
技术介绍
川藏铁路雅安至林芝段正线长度约1000余公里，其中隧道总长约800公里，隧线比高达80％。线路穿越横断山脉，跨越金沙江、澜沧江、怒江，是世界上地形地质条件最为艰险的铁路，沿线地形陡峻和高寒缺氧等问题异常突出，相当部分隧道地段人员无法达到线位进行地面物探工作，预计有60％的段落会出现资料空白。航空物探方法分为航空重力、航空磁法、航空放射性和航空电磁法四种大类方法，其中前三种大类航空物探方法不能确定所探测目标体的深度。航空电磁法可以确定所探测目标体的深度，但是目前国内外绝大部分仪器厂商生产的航空电磁法仪器探测深度一般不超过200米，而川藏铁路隧道埋深大多在800米左右，一些隧道局部埋深甚至超过1000米，因此航空电磁法的探测深度严重偏浅，不能满足铁路隧道勘探深度的要求，故航空电磁法至2018年前一直未用于铁路物探工作。近10年来，随着技术的进步和发展，加拿大GEOTECH公司(GEOTECHGROUPOFCOMPANIES)研发了航空瞬变电磁法和航空天然场电磁法两个系统，该公司对电磁法仪器的发射线圈直径、发射功率、发射波形、仪器材料和元器件等进行了大量改进，探测深度有了较大提高，在航空电磁法技术上取得了较大突破。该公司与中国核工业航遥中心合作，在青海格尔木等高寒山区的矿产资源航空电磁法勘探工作中，航空瞬变电磁法的探测深度可达400～600米，其方法资料的分辨率较高；航空天然场电磁法的探测深度可达2000米，其方法资料的分辨率较宏观。为此，2018年12月本申请人采用加拿大GEOTECH公司研发的航空瞬变电磁法和航空天然场电磁法勘探技术，对川藏铁路雅安至昌都段的隧道进行了勘探，这在国内外的铁路隧道地质勘探中尚属首次。采用航空电磁法勘探的目的是，勘探主要岩性界线、地质构造，特别是勘探断层产状(视倾角)、破碎带宽度以及破碎软弱或富水岩体的埋深和规模，应重点判释隧道洞身高程范围内的资料，为隧道设计提供基础资料。迄今为止，航空电磁法主要用于矿产资源勘探中，在平面上勘探区域一般大致呈矩形，通过勘探，要求得到矩形区域地下的地质情况，因此矿产资源勘探属于面积性勘探，故测线布置通常为几条至几百条测线组成的等测线线间距的矩形网格。一般说来，测线线间距小，勘探精度高，但费用亦高；反之测线线间距大，则勘探精度低，而费用低。在川藏铁路使用航空电磁法进行隧道地质勘探或线路方案比选，在我国工程领域的地质勘探或者在世界铁路工程勘探中尚属首次，铁路隧道航空电磁法勘探的测线布置没有先例可以借鉴。铁路工程为线状工程或条带状工程，在平面上勘探区域为线带状，以勘探铁路线路中线地下断面的地质情况为目的，在川藏铁路的隧道地质勘探中，要求勘探深度为地面至隧道基底以下50米范围，即勘探深度约为0～1500米不等，应重点勘探隧道洞身高程范围内的地质情况。在川藏铁路需要进行航空电磁法勘探的隧道一般为地形陡峻、高寒缺氧、人员无法达到地面线位进行地面物探的长大深埋隧道，这些隧道的埋深大部分地段大多在800m左右，同时隧道所处地形起伏较大，因此在较小范围内呈勘探深度大和勘探深度变化大的特征。为满足川藏铁路隧道地质勘探目的要求，采用航空瞬变电磁法和航空天然场电磁法两种方法进行勘探，并在资料处理中进行两种方法的三维联合反演。如果按上述矿产资源勘探的方式等间距布置测线，在满足隧道中线地下断面勘探精度的条件时，要求测线线间距小、测线数量多，但勘探费用高。若测线线间距大、测线数量少、探测费用低，但不能满足中线地下断面的勘探精度。综合考虑以上情况，为达到铁路隧道勘探目的，提出了适用于铁路隧道航空电磁法勘探的测线布置方法，总体思路是：为保证铁路线条状工程——线路中线地下断面的勘探精度、勘探深度和对三维反演的基本要求，应以线路中线为中心沿线路方向布置测线，即距中线较近的测线线间距应较小，这样能够保证中线地下断面的勘探精度，距中线较远的测线线间距应较大，这样可以节省测线布置工作量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法，以有效对铁路线路中线地下断面的地质情况进行勘探，确保物探资料的可靠性，且最大可能地实现勘探工程的经济性、合理性和高效性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法，其特征是勘探测线包括：中央测线，布置于线路中线位置；左侧测线群、右侧测线群，沿线路方向分别布置于线路中线的左侧、右侧，左侧测线群、右侧测线群中各测线相对于中央测线对称布置，同侧测线线间距由距中央测线最近的测线线间距为最小，逐渐变至距中央测线最远的测线线间距为最大；左侧测线群最边缘测线与右侧测线群最边缘测线之间的间距为隧道勘探深度的2倍；中央测线、左侧测线群和右侧测线群中各测线的长度为隧道长度与由隧道两端向外延伸的延伸段长度之和。所述左侧测线群由5条测线构成，距中央测线由远至近依次为第一测线、第二测线、第三测线、第四测线和第五测线；所述右侧测线群由5条测线构成，距中央测线由近至远依次为第七测线、第八测线、第九测线、第十测线和第十一测线。所述第五测线、第七测线与中央测线的间距为50m；所述第四测线与第五测线的间距、第七测线与第八测线的间距为100m；所述第三测线与第四测线的间距、第八测线与第九测线的间距为200m；所述第二测线与第三测线的间距、第九测线与第十测线的间距为300m；所述第一测线与第二测线的间距、第十一测线与第十测线的间距为400m；第一测线与第十一测线的间距为2100m。所述延伸段的长度为3000m。本专利技术的有益效果是主要体现在如下几个方面一、勘探测线采用沿线路方向不等间距布置，由距中线较近的测线线间距较小逐渐变为距中线较远的测线线间距较大的方法，大大减少了测线布置数量，采用布置少的测线即可有效勘探线路中线地下断面的地质情况。如按矿产资源勘探采用50m等间距布置测线方法，应布置43条测线，则工作量大、费用高；如按矿产资源勘探采用200m等间距布置测线方法，应布置12条测线，但因中线附近的测线线间距大，中线地下断面的三维反演资料精度低，不能达到有效勘探中线地下断面地质情况的目的。而本专利技术的不等间距、11条测线布置的方法，既节约了32条测线的工作量，又保证了中线地下断面物探资料的质量和精度，达到了以勘探铁路线路中线地下断面地质情况的目的。二、线路两侧最边缘测线线间距为勘探深度的2倍，通过资料的三维反演，则航空电磁法在线路中线——隧道位置的勘探深度可以达到地面至隧道基底以下50米范围，满足了川藏铁路隧道勘探深度的基本要求；三、采用测线两端各延伸3000m长度的布置方法，克服了测线两端资料边缘效应的不利影响；四、本专利技术的测线布置数量仅是矿产资源勘探中采用50m等间距布置测线方法的1/4，即节省了约4倍的工作量，整个川藏铁路隧道航空电磁法勘探已经按照本专利技术方法布置测线，预计川藏铁路隧道航空电磁法勘探费用约1.5亿元，因此本专利技术节约航空物探费用大约4.5亿元。本专利技术为铁路隧道电磁法勘探的测线布置提供了科学依据，保证了中线地下断面物探资料的可靠性，最大可能地实现了经济、合理、高效。附图说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法，其特征是勘探测线包括：中央测线(6)，布置于线路中线(A)位置；左侧测线群、右侧测线群，沿线路方向分别布置于线路中线(A)的左侧、右侧，左侧测线群、右侧测线群中各测线相对于中央测线(6)对称布置，同侧测线线间距由距中央测线(6)最近的测线线间距为最小，逐渐变至距中央测线(6)最远的测线线间距为最大；左侧测线群最边缘测线与右侧测线群最边缘测线之间的间距为隧道勘探深度的2倍；中央测线(6)、左侧测线群和右侧测线群中各测线的测线长度(L)为隧道长度(L0)与由隧道两端向外延伸的延伸段长度(L1)之和。

【技术特征摘要】
1.铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法，其特征是勘探测线包括：中央测线(6)，布置于线路中线(A)位置；左侧测线群、右侧测线群，沿线路方向分别布置于线路中线(A)的左侧、右侧，左侧测线群、右侧测线群中各测线相对于中央测线(6)对称布置，同侧测线线间距由距中央测线(6)最近的测线线间距为最小，逐渐变至距中央测线(6)最远的测线线间距为最大；左侧测线群最边缘测线与右侧测线群最边缘测线之间的间距为隧道勘探深度的2倍；中央测线(6)、左侧测线群和右侧测线群中各测线的测线长度(L)为隧道长度(L0)与由隧道两端向外延伸的延伸段长度(L1)之和。2.如权利要求1所述的铁路隧道航空电磁法勘探测线布置方法，其特征是：所述左侧测线群由5条测线构成，距中央测线(6)由远至近依次为第一测线(1)、第二测线(2)、第三测线(3)、第四测线(4)和第五测线(5)；所述右侧测线群由5条测线构成，距中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坚，张雨露，张广泽，寇川，雷旭友，魏栋华，曹云勇，尹小康，蒋良文，王科，徐正宣，吴俊猛，杨英，赵思为，付开隆，赵平，李建强，杜宇本，刘康，甄大勇，叶建超，马文德，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51