【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道地温场探测，涉及一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、随着隧道工程向超深、超长方向发展，高温热害已成为建设中需要考虑的重要问题之一。隧道高温热害主要分为高岩温和高温热水，相对来说，高温热水对施工安全带来的隐患极大，不仅使得工作效率降低、环境热病危险性增高，甚至会使人烫伤乃至死亡。因此，在隧道的建设过程中，采用有效措施提前探明隧道前方的高温热水的位置和规模，了解高温热水的温度及危害等级，指导工程排水泄流及注浆加固，可以有效保障施工安全。
3、目前高温热水探测的方法一般分为地质钻探与地球物理勘探技术。地质钻探只能探测钻孔周边的地质条件以及钻孔内部的温度，隧道内高温热水赋存形式多样，地质条件比较复杂，单以地质钻探方法很难探测到钻孔周围隐蔽高温热水分布，漏报严重。地球物理勘探中可用于高温水害探测的物理参数中，岩体的电阻率最为敏感，因此多采用电法进行隧道高温水害探测。电法能探测到隧道前方的含水区域，但无法定量描述热水的温度，无法对高温热水的危害进行定性分析，难以有效指导施工方案。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法及系统，本专利技术融合温度场和激电场两种数据，从热害和水体等多个角度刻画同一热害水体，解决了单一方法探测易受干扰影响、产生多解性的问题，实现了高温水害的有效定位、识别和
2、根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，包括以下步骤：
4、根据地表勘探资料和洞内高地温监测数据，初步判断目标区域的水文地质及地温场条件；
5、利用激发极化探测，确定可能存在的含水区域的位置和分布；
6、在可能存在的含水区域外部进行钻孔，获取各处相关温度，反演得到隧道前方的热源分布，并获得温度场分布；
7、融合激发极化探测结果和温度场分布结果，得到高温热水区域的判定结果。
8、作为可选择的实施方式，利用激发极化探测，确定可能存在的含水区域的位置和分布的具体过程包括：
9、根据实际地质条件，在掌子面布设若干个测量电极，形成测量电极系，在掌子面上布置一个供电电极；
10、在隧道掌子面轮廓上均匀布置多个供电电极，在隧道边墙上每隔一定距离布置一圈，每圈多个供电电极，隧道后方边墙上布置两个无穷远电极；
11、在掌子面探测时，掌子面轮廓上各供电电极和掌子面中间的供电电极供入同性电流，其余测量电极进行数据采集；
12、更换下一圈供电电极进行供电，实现移动式测深；
13、对测量数据进行数据预处理，通过正反演软件反演成像，根据成像结果，分析电阻率异常区域，确定可能存在的含水区域。
14、作为进一步的，所述测量电极呈阵列式排列均匀设置。
15、作为进一步的，所述测量电极采集不极化电极，设置在掌子面上向下倾斜的钻孔内，并通过盐水耦合，以保证电极接地。
16、作为可选择的实施方式，所述各处相关温度包括钻孔内温度、掌子面岩壁表面温度和边墙岩壁温度。
17、作为进一步的，采用分布式光纤测温仪器测量孔内温度，采用红外测温仪测量掌子面与平导岩壁表面温度。
18、作为可选择的实施方式，热源反演方法为基于最小二乘法的热源反演方法，结合实际地质温度，施加不等式约束，经过不断迭代反演，得到高温热源分布，通过正演模拟，得到隧道前方围岩温度场的分布。
19、作为可选择的实施方式，融合激发极化探测结果和温度场分布结果的具体过程是，如果两个结果的判断结果相同，则判定为高温热源，经过热源和温度场的对比分析，确定高温热水的位置及热害的等级。
20、一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的系统，包括：
21、初步判断模块，用于根据地表勘探资料和洞内高地温监测数据，初步判断目标区域的水文地质及地温场条件；
22、激发极化探测单元，用于利用激发极化探测，确定可能存在的含水区域的位置和分布；
23、温度场探测单元，用于获取可能存在的含水区域外部钻孔内的温度和其他区域温度，反演得到隧道前方的热源分布，并获得温度场分布；
24、融合判断模块，用于融合激发极化探测结果和温度场分布结果，得到高温热水区域的判定结果。
25、作为可选择的实施方式，还包括分布式光纤测温仪器，用于测量孔内温度，红外测温仪，用于测量掌子面与平导岩壁表面温度。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
27、本专利技术融合“温度场易于捕捉热源、激电场敏于预报含水性”的优势，从“热害”和“水体”多个角度刻画同一热害水体，解决了高温水害有效定位、识别和捕捉的难题。
28、本专利技术克服了单一方法的局限性，两种方法相互相互约束、相互印证，减少了单一方法的多解性，将两种方法实现优势互补保证探测结果的准确性。
29、本专利技术不仅获知隧道前方高温水害的位置和规模，还获得高温热水的温度分布，对高温热水的危害进一步得到认识，指导施工人员做出有效的排水泄流和注浆加固方案，有效地保障了工程施工安全。
30、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，利用激发极化探测，确定可能存在的含水区域的位置和分布的具体过程包括：
3.如权利要求2所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，所述测量电极呈阵列式排列均匀设置。
4.如权利要求2或3所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，所述测量电极采集不极化电极，设置在掌子面上向下倾斜的钻孔内，并通过盐水耦合，以保证电极接地。
5.如权利要求1所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，所述各处相关温度包括钻孔内温度、掌子面岩壁表面温度和边墙岩壁温度。
6.如权利要求5所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，采用分布式光纤测温仪器测量孔内温度，采用红外测温仪测量掌子面与平导岩壁表面温度。
7.如权利要求1所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，热源反演方法为基于最小二
8.如权利要求1所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，融合激发极化探测结果和温度场分布结果的具体过程是，如果两个结果的判断结果相同，则判定为高温热源，经过热源和温度场的对比分析，确定高温热水的位置及热害的等级。
9.一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的系统，其特征是，包括：
10.如权利要求9所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的系统，其特征是，还包括分布式光纤测温仪器，用于测量孔内温度，红外测温仪，用于测量掌子面与平导岩壁表面温度。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，利用激发极化探测，确定可能存在的含水区域的位置和分布的具体过程包括：
3.如权利要求2所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，所述测量电极呈阵列式排列均匀设置。
4.如权利要求2或3所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，所述测量电极采集不极化电极，设置在掌子面上向下倾斜的钻孔内，并通过盐水耦合，以保证电极接地。
5.如权利要求1所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，所述各处相关温度包括钻孔内温度、掌子面岩壁表面温度和边墙岩壁温度。
6.如权利要求5所述的一种隧道激电场与温度场联合探测高温水害的方法，其特征是，采用分布式光纤测温仪器...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘征宇，刘斌，王成坤，任玉晓，张永恒，白鹏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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