基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法技术

本发明专利技术为一种基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，解决了现有技术中探测深大断裂无法实现长大连续区段高效三维探测和三维成果分析，无有效方法解决深大断裂发育区工程选址大范围比选的难题等问题。本发明专利技术包括如下步骤：1)确定航空物探探测区域位置和范围；2)确定航空物探电磁法测线布置，深度和范围满足工程方案研究比选的三维变化范围；3)航空电磁法飞行探测，采集数据，经过数据预处理后，进行反演，形成电阻率三维成果图；形成磁化率三维成果图；4)通过电磁相对差异，电阻率值范围等确定深大断裂的空间走向、倾向、倾角、断层破碎带宽等；5)根据反演解译成果，结合工程，布设深孔钻探进行印证、对比分析，修正解译成果。

【技术实现步骤摘要】
基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法
：本专利技术属于工程选址、勘察
，涉及一种三维探测方法，尤其是涉及一种基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法。
技术介绍
：深大断裂是复杂的地质构造，多具有第四系活动性，具有延伸长、断带规模宽大，工程性质复杂的特点，往往是影响工程选址和工程设计的主要地质构造，特别是地表以下深大断裂的空间位置和发育特征，直接影响建筑物地基稳定性，也是地下建筑工程(如隧道工程、地下洞室)选线、选址需重点考虑的地质问题。目前，工程选址勘察中对于深大断裂的探测手段主要采用遥感判识、地面调绘追索、物探、钻探验证相结合的探测方法，可以实现深部探测的地面物探方法将二维断面探测交叉布设，依托地质经验进行成果的立体地质属性分析。工程勘察中，往往结合工程选址意图布置探测手段，在铁路、公路等线状工程中，根据线路走向、重点工程等布置勘探工作，特别是物探、钻探等手段，一般布置在拟建重点工程区段，需要较多的测线断面，方可实现成果立体构建和分析。一旦发生方案变化，已完成的探测断面可能发生作废或者利用率低的情况，部分断面需要补充，效率较低。同时，网格状密布的地面物探断面受制于地形条件往往难以实施，对于高陡山区，地表水体等区段，地面物探手段无法连续实施，往往造成探测成果存在盲区，难以拟合形成三维成果进行分析和研究。开展三维立体探测，并形成三维成果用于分析深大断裂的空间展布的研究，如断层走向、倾向、倾角，断层破碎带性质等是十分必要的。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，解决了现有技术中探测深大断裂无法实现长大连续区段高效三维探测和三维成果分析，无有效方法解决深大断裂发育区工程选址大范围比选的难题等问题，其采用三维反演成果，清晰、直观的展现深大断裂在深部的空间展布，为重大工程选址和工程设计提供依据。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，其特征在于：包括如下步骤：1)根据构造特征分析，遥感地质和地表调查确定深大断裂的地表分布位置，确定航空物探探测区域位置和范围；2)根据工程方案和深大断裂研究深度确定航空物探电磁法测线布置，深度和范围满足工程方案研究比选的三维变化范围；3)航空电磁法飞行探测，采集数据，提取航空ZTEM数据，经过数据预处理后，进行MTZ3Dinv三维反演，反演结果形成电阻率三维成果图；磁测资料经过预处理及正常场校正后得到的TMI资料，进行MVI三维反演，反演结果经过必要的处理形成磁化率三维成果图；4)综合分析解译成果，通过电磁相对差异，电阻率值范围不同，结合地质背景资料，分析确定深大断裂的空间走向、倾向、倾角、断层破碎带宽、破碎带岩体性质；5)根据航空电磁法探测反演解译成果，结合工程选址、工程设计需要，布设深孔钻探进行印证、对比分析，修正解译成果。步骤2)中，包括如下步骤：根据探测区地形地貌、区域地质构造背景、工程拟建位置埋深，确定探测布线的长度、宽度、测线间距；确保目标中心线1km深处的探测精度，横向宽度大于2km；步骤2)中，包括如下步骤：根据目标探测深度、范围和确定后的布线原则布线；测线布置时首先在目标中线位置布置1条测线，然后对称目标中线左右位置各布置4条测线，测线间距分别为100m、200m、400m和400m，即由距中线最近的测线间距为100m逐渐变至距中线最远的测线间距为400m，测线横向宽度为2.1km，探测深度为1.1km；根据确定的布线实施飞行探测。步骤3)中，包括如下步骤：根据采集的航空大地电磁法和航空磁法资料，分别进行MTZ3Dinv和MVI三维反演，得到工程周围空间电阻率、磁化率三维分布结果，进行三维分析，初步确定工程与断裂的空间位置关系，断裂的空间三维形态，走向。步骤3)中，包括如下步骤：根据初判结果，结合断裂位置和工程关系，找到相对控制工程方案位置或不利地段，确定三维成果切断面和高程切平面位置，通过电阻率、磁化率切断面、切平面进一步分析研究。步骤3)中，包括如下步骤：通过三维反演后展示的目标断面电阻率等值线和磁化率等值线成果，确定断裂边界，视倾向、倾角、断层破碎带宽、破碎带岩体所体现的电阻率、磁化率性质。步骤4)中，包括如下步骤：通过三维反演后展示的目标平面电阻率等值线和磁化率等值线成果，进一步确定断裂边界，走向真倾向、断层破碎带宽。步骤4)中，包括如下步骤：根据探测区域的航空大地电磁法和航空磁法资料三维反演成果和目标断面的电阻率、磁化率断面分析结果，综合分析确定长区段范围内深大断裂的空间走向、倾向、倾角、断层破碎带宽、破碎带岩体性质，确定其与拟建工程的三维位置关系，据此优化方案。步骤4)中，包括如下步骤：根据航空电磁法探测反演解译成果，结合工程选址、工程设计需要，布设深孔钻探进行印证、对比分析，修正解译成果。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和效果如下：1、本专利技术方法基于航空电磁法，采集目标区域的航空大地电磁法(ZTEM)和航空磁法(TMI)资料，分别进行MTZ3Dinv和MVI三维反演，得到该区域空间电阻率、磁化率三维分布结果，从中提取研究区目标断面、切平面的电阻率、磁化率并形成等值线图，通过对这些等值线图及其三维空间展布特征的分析，结合地质构造环境分析，判断深大断裂空间展布、断带性质。该方法可实现大范围、低空、无盲区、长区段的三维探测，通过反演解译形成三维成果，实现深大断裂高精度空间位置和断层性质的立体化分析研究，达到了深大断裂的长区段三维探测目的，可清晰、直观的展现深大断裂在山体深部的空间展布，解决深大断裂发育的复杂山区工程选址大范围比选的难题，为重大工程选址和工程设计提供了可靠依据。2、常规探测手段难以形成三维探测成果，高陡山区等复杂地形条件下难以实现深大断裂大范围长区段无盲区连续探测，而本专利技术的基于航空电磁法三维探测，可快速有效的通过三维反演解译成果分析，查明深大断裂空间展布、规模和性质，极大的提高了深大断裂探测的范围和效率。3、常规二维地面物探探测手段实现较长区段深大断裂的探测，需要大量布置物探断面，地面物探实现所需的工作时间长，探测仪器和人员数量与时限要求矛盾突出，对于高陡山区，地表水体等区段，无法连续实施，而基于航空电磁法的三维探测方法可实现无盲区探测，且大幅度降低探测时间成本。4、本专利技术基于航空电磁法的深大断裂探测为工程选址、工程设计提供了高效、大范围、高质量的勘察成果，确保了工程选线、选址中绕避具有活动性的区域深大断裂，以合理的工程方式和设计通过深大断裂，最大可能实现了工程的安全性、合理性、经济性。附图说明：图1是本专利技术提出的航空电阻率探测反演断面示意图(9条测线)：用以展示反演解译成果来确定目标探测深度和测线布置；图2是本专利技术提出的航空电磁法布线示意图：用以展示探测区域、测线布置和探测目标的相对位置关系；图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，其特征在于：包括如下步骤：/n1)根据构造特征分析，遥感地质和地表调查确定深大断裂的地表分布位置，确定航空物探探测区域位置和范围；/n2)根据工程方案和深大断裂研究深度确定航空物探电磁法测线布置，深度和范围满足工程方案研究比选的三维变化范围；/n3)航空电磁法飞行探测，采集数据，提取航空ZTEM数据，经过数据预处理后，进行MTZ3Dinv三维反演，反演结果形成电阻率三维成果图；磁测资料经过预处理及正常场校正后得到的TMI资料，进行MVI三维反演，反演结果经过必要的处理形成磁化率三维成果图；/n4)综合分析解译成果，通过电磁相对差异，电阻率值范围不同，结合地质背景资料，分析确定深大断裂的空间走向、倾向、倾角、断层破碎带宽、破碎带岩体性质；/n5)根据航空电磁法探测反演解译成果，结合工程选址、工程设计需要，布设深孔钻探进行印证、对比分析，修正解译成果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)根据构造特征分析，遥感地质和地表调查确定深大断裂的地表分布位置，确定航空物探探测区域位置和范围；
2)根据工程方案和深大断裂研究深度确定航空物探电磁法测线布置，深度和范围满足工程方案研究比选的三维变化范围；
3)航空电磁法飞行探测，采集数据，提取航空ZTEM数据，经过数据预处理后，进行MTZ3Dinv三维反演，反演结果形成电阻率三维成果图；磁测资料经过预处理及正常场校正后得到的TMI资料，进行MVI三维反演，反演结果经过必要的处理形成磁化率三维成果图；
4)综合分析解译成果，通过电磁相对差异，电阻率值范围不同，结合地质背景资料，分析确定深大断裂的空间走向、倾向、倾角、断层破碎带宽、破碎带岩体性质；
5)根据航空电磁法探测反演解译成果，结合工程选址、工程设计需要，布设深孔钻探进行印证、对比分析，修正解译成果。


2.根据权利要求1所述的基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，其特征在于：
步骤2)中，包括如下步骤：
根据探测区地形地貌、区域地质构造背景、工程拟建位置埋深，确定探测布线的长度、宽度、测线间距；确保目标中心线1km深处的探测精度，横向宽度大于2km。


3.根据权利要求1所述的基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，其特征在于：
步骤2)中，包括如下步骤：
根据目标探测深度、范围和确定后的布线原则布线；测线布置时首先在目标中线位置布置1条测线，然后对称目标中线左右位置各布置4条测线，测线间距分别为100m、200m、400m和400m，即由距中线最近的测线间距为100m逐渐变至距中线最远的测线间距为400m，测线横向宽度为2.1km，探测深度为1.1km；根据确定的布线实施飞行探测。


4.根据权利要求1所述的基于航空电磁法的深大断裂三维探测方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉玺，杜世回，张文忠，黄勇，苗晓岐，李俊青，常帅鹏，罗锋，王杜江，廖俊，陈兴强，张晓宇，周福军，冯武超，韩永琦，张志亮，付伟，阎渊，权董杰，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61