本發(fā)明涉及地球物理，特別是一種針對深埋隧道多維度電阻率富水性分級方法。

背景技術(shù)：

1、近年來隨著高速鐵路的發(fā)展，隧道建設(shè)越來越復(fù)雜，且埋深越來越深，如正在開工建設(shè)的渝昆鐵路、大瑞鐵路、川藏鐵路以及即將開工建設(shè)的新藏鐵路、滇藏鐵路等。長大深埋(超過30米)隧道構(gòu)造復(fù)雜施工段落往往富水性強(qiáng)，施工開挖時極易出現(xiàn)突泥涌水，從而造成不必要的財產(chǎn)損失及人員傷亡。富水性等級強(qiáng)弱的不確定性將帶來極大的施工風(fēng)險。

2、長大深埋鐵路隧道勘察階段往往采用航空電磁法、大地電磁法等物探手段來初步定性判定富水性，綜合測井鉆探手段可定量判定富水性強(qiáng)弱，但該方法無法做到以點代面；另外在施工階段，往往采用瞬變電磁法來定性判定富水性。上述手段僅初步判定施工段落是否含水，無法準(zhǔn)確判定富水性的強(qiáng)弱，從而無法達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)報突泥涌水等隧道地質(zhì)災(zāi)害。因此針對上述問題，本文結(jié)合隧道勘察階段航空物探、大地電磁、綜合測井方法以及隧道瞬變電磁、鉆孔瞬變電磁等方法對隧道掌子面前方富水性等級進(jìn)行定量判定，減小富水性強(qiáng)弱的不確定性帶來的施工風(fēng)險。

3、公開號cn?115598713?a，公開日為2023年01月13的中國專利公開了一種基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鉆孔外圍砂巖層富水性預(yù)測方法。本發(fā)明公開了一種基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鉆孔外圍砂巖層富水性預(yù)測方法，包括：獲取實測原始數(shù)據(jù)；實測原始數(shù)據(jù)為鉆孔內(nèi)接收點按采樣時間序列采集的鉆孔外圍含水砂巖地質(zhì)體響應(yīng)的感應(yīng)電動勢；對實測原始數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，生成特征信息數(shù)據(jù)；將特征信息數(shù)據(jù)輸入全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)預(yù)設(shè)富水程度等級分類標(biāo)準(zhǔn)，輸出鉆孔外圍含水砂巖地質(zhì)體的富水性分級預(yù)測信息；富水性分級預(yù)測信息為富水性類別，包括：不含水圍巖、弱富水性圍巖、中等富水性圍巖、強(qiáng)富水性圍巖和極強(qiáng)富水性圍巖?？捎行岣咩@孔孔壁外圍徑向方向砂巖含水層富水程度的分級預(yù)測精度。但該專利是在施工階段采用瞬變電磁法僅對砂巖富水程度進(jìn)行分級，無法做到對常見圍巖富水程度進(jìn)行分級，且分級方法單一。

4、公開號cn?112213792?a，公開日2021年01月12日的中國專利公開了一種基于瞬變電磁法的含水地質(zhì)體富水性預(yù)測方法。本發(fā)明提供了一種基于瞬變電磁法的含水地質(zhì)體富水性預(yù)測方法，涉及礦山安全防治技術(shù)領(lǐng)域。該一種基于瞬變電磁法的含水地質(zhì)體富水性預(yù)測方法，包括如下步驟：步驟一、礦井瞬變電磁探測；步驟二、獲取含水地質(zhì)體雙場信息數(shù)據(jù)和鉆孔富水性信息數(shù)據(jù)；步驟三、含水地質(zhì)體富水性智能判別模型構(gòu)建；步驟四、含水地質(zhì)體富水性預(yù)測。本發(fā)明應(yīng)用于礦井瞬變電磁法的探測施工及數(shù)據(jù)處理解釋，同時采用瞬變電磁擴(kuò)散場及擬地震波動場“雙場”信息進(jìn)行富水性特征提取與樣本集構(gòu)建，克服瞬變電磁原始數(shù)據(jù)信息特征單一的缺點，采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對樣本數(shù)據(jù)與含水地質(zhì)體富水性信息的復(fù)雜非線性關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化逼近，實現(xiàn)含水地質(zhì)體富水性信息的深度發(fā)掘及分級預(yù)測。但該專利是在施工階段采用瞬變電磁法對圍巖進(jìn)行富水性分級預(yù)測，并未采用綜合方法進(jìn)行分級，其分級效果較差。

5、因此，如今需要一種適用性更強(qiáng)、分級更加準(zhǔn)確的富水性分級方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的適用性窄，分級效果差的問題，提供一種針對深埋隧道多維度電阻率富水性分級方法。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、一種針對深埋隧道多維度電阻率富水性分級方法，包括以下步驟：

4、s1：獲取待分級深埋隧道在勘察階段的電磁法數(shù)據(jù)、地面綜合測井?dāng)?shù)據(jù)以及所述待分級深埋隧道在施工階段的電磁數(shù)據(jù)；

5、s2：通過多參數(shù)聯(lián)合反演算法對所述勘察階段的電磁法數(shù)據(jù)以及所述施工階段的電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，輸出電阻率反演結(jié)果；

6、s3：根據(jù)所述地面綜合測井?dāng)?shù)據(jù)以及所述電阻率反演結(jié)果，對所述待分級深埋隧道進(jìn)行富水性分級，輸出所述待分級深埋隧道的富水性分級結(jié)果。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述電磁法數(shù)據(jù)通過航空電磁法和/或大地電磁法和/或廣域電磁法獲取。

8、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，施工階段的所述電磁數(shù)據(jù)包括開挖掌子面瞬變電磁數(shù)據(jù)或鉆孔瞬變電磁數(shù)據(jù)。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述s2中所述多參數(shù)聯(lián)合反演算法的表達(dá)式為：

10、

11、其中，為電阻率反演結(jié)果，obs代表觀測數(shù)據(jù)，代表所述勘察階段的第i個電磁法數(shù)據(jù)，代表施工階段隧道的第i個電磁數(shù)據(jù)，代表勘察階段對應(yīng)電磁法數(shù)據(jù)的反演梯度式，代表對應(yīng)電磁數(shù)據(jù)的反演梯度式，*代表復(fù)數(shù)共軛，λk1,λk2,···,λkm及λs1,λs2,···,λsn為正則化權(quán)重因子，λ為正則化因子，且λk1,λk2,···,λkm及λs1,λs2,···,λsn滿足：λk1+λk2+···+λkm＝1，λs1+λs2+···+λsn＝1，f代表正演算子，f(m)ki代表勘察階段對應(yīng)第i個電磁法數(shù)據(jù)的正演數(shù)據(jù)，f(m)si代表施工階段對應(yīng)第i個電磁數(shù)據(jù)的正演數(shù)據(jù)，與代表數(shù)據(jù)與模型協(xié)方差矩陣，m及m0分別為電阻率的模型參數(shù)和先驗?zāi)Ｐ汀?/p>

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述s3通過預(yù)構(gòu)筑的并行全連接block模塊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所述地面綜合測井?dāng)?shù)據(jù)以及所述電阻率反演結(jié)果進(jìn)行分析，輸出富水性指數(shù)，并根據(jù)所述富水性指數(shù)對應(yīng)的富水性分級。

13、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述并行全連接block模塊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括兩個并行的全連接block模塊、池化層以及全連接層；

14、所述全連接block模塊包括若干依次連接的卷積層和全連接block層，以及卷積層。

15、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述s3中富水性指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)為：

16、 極弱富水區(qū) 弱富水區(qū) 中等富水區(qū) 強(qiáng)富水區(qū) ⅰ ⅱ ⅲ ⅳ 0-0.25 0.25-0.5 0.5-0.75 0.75-1

17、。

18、一種針對深埋隧道多維度電阻率富水性分級設(shè)備，包括至少一個處理器，以及與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行上述任一項所述的方法。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

20、本發(fā)明在隧道勘察階段以及施工階段采用多維度方法對待分級深埋隧道進(jìn)行綜合預(yù)測富水性等級，富水性等級預(yù)測更為準(zhǔn)確。且本發(fā)明提出的富水性分級方法能夠有效刻畫各個參數(shù)之間的重要程度，對隧道掌子面前方富水性等級進(jìn)行定量判定，使得預(yù)測結(jié)果更加符合實際情況，減小富水性強(qiáng)弱的不確定性帶來的施工風(fēng)險。