(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211417953.9 (22)申请日 2022.11.14 (71)申请人 四川省冶勘设计集团有限公司 地址 610000 四川省成 都市高新区高朋大 道22号 申请人 成都理工大 学　 中国安能集团第三工程局有限公司 (72)发明人 许洋　罗威　钟汶均　王向鹏　 王堃鹏　刘亚鹏　蓝星　陈先洁　 路润琪　王森茂　 (74)专利代理 机构 成都四合天行知识产权代理 有限公司 51274 专利代理师 张超 (51)Int.Cl. G01V 11/00(2006.01)G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于非同源数据隧道超前地质预报综合探 测方法及系统 (57)摘要 本发明公开了基于非同源数据隧道超前地 质预报综合探测方法及系统， 采用瞬变电磁仪对 隧道目标体进行数据采集获取第一原始数据； 采 用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获 取第二原始数据； 采用三维地震反射仪进行数据 采集获取第三原始数据； 将拟三维瞬变电磁数 据、 三维地质雷达成果数据和三维地震反射成果 数据输入D ‑S证据理论模型中获取隧道超前地质 预报综合探测异常图。 本发明可以有效的获取多 个维度的隧道目标体的评价， 将瞬变电磁及地质 雷达方法上进行改进， 将隧道超 前地质预报进行 非同源数据融合能够快速准确的进行综合探测， 解决现有超 前地质预报无法达到量化分析、 准确 性不高以及依赖专家经验等问题， 提升隧道施工 的安全性。 权利要求书3页 说明书10页 附图3页 CN 115469376 A 2022.12.13 CN 115469376 A 1.基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特 征在于， 包括： 采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行数据采集获取第 一原始数据， 并对所述第 一原始数 据进行处 理形成拟三维瞬变电磁数据； 采用地质雷达对所述隧道目标体进行数据采集获取第 二原始数据， 并对所述第 二原始 数据进行处 理形成三维地质雷达成果数据； 采用三维地震反射仪进行数据采集获取第 三原始数据， 并对所述第 三原始数据进行处 理形成三维地震反射成果数据； 将所述拟三维瞬变电磁数据、 所述三维地质雷达成果数据和所述三维地震反射成果数 据输入D‑S证据理论模型中获取隧道超前地质预报综合探测异常图。 2.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特征在 于， 采用瞬变电磁仪对隧道目标体进行 数据采集获取第一原 始数据包括： 在所述隧道目标体上设置垂直于隧道掌子面的多个扫描剖面， 每个扫描剖面设置多个 角度间隔为10 °~20°的测点； 通过移动发射接收线圈， 形成匹配于所述扫描剖面数量的实测剖面， 完成第一原始数 据采集。 3.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特征在 于， 对所述第一原 始数据进行处 理， 形成拟三维瞬变电磁数据包括： 对所述第一原始数据采用基于组合约束的反演算法进行反演处理； 所述反演算法采用 视电阻率和视深度转换的结果构建的初始模型和参 考约束模型。 4.根据权利要求3所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特征在 于， 所述反演算法的总体目标函数为： 式中， 为数据拟合项， 表征观测数据与正演数据的理论数据之间的数据误差， 为参考约束模 型的约束项， 为垂直及横向模型粗糙度约束项， λ为整体的模型正则化参 数， 为控制参考模型粗糙度约束项权重的权重因子， 为控制垂 直及横向模型粗糙度约 束项权重的权重因子。 5.根据权利要求4所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特征在 于， 根据下式计算： 式中， 为观测数据向量， m为待反演的未知模型参数向量， 为提供理论数据的 正演模拟函数， 为 的对角矩阵； 根据下式计算：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115469376 A 2为电导率， T为厚度， 为层状模型的层数， 上标ref表示参考模型对应的模型参数， 上标refunc为参考模型参数 的标准差， 为 的对焦函数， 为未知模型参数 的个 数， 且 ； 其中， 根据下式计算： 式中， L为 的对角矩阵。 6.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特征在 于， 采用地质雷达对所述隧道目标体进行 数据采集获取第二原 始数据包括： 采用地质雷达仪通过多条测线进行第二原始数据采集； 多条测线间隔水平角10 °~30°， 且每条测线包括至少15个测点， 测点之间 间隔俯仰角3 °~8°。 7.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特征在 于， 对所述第二原 始数据进行处 理形成三维地质雷达成果数据采用下式进行： 或者， 式中， 为重建得到的三维图像， 为发射源正向正推波场值， 为观测数据逆时反推波场值， s为所有测点， t为每一测点处所有记录时刻。 8.根据权利要求1所述的基于非同源数据隧道超前地质预报综合探测方法， 其特征在 于， D‑S证据理论模型采用下式： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115469376 A 3