自适应瞬变电磁波场反变换方法及其在隧道超前预报中的应用

王刚; 郑新; 张书博; 范克睿

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.001

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 42 ›› Issue (02) : 1 -12. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.001

自适应瞬变电磁波场反变换方法及其在隧道超前预报中的应用

王刚, 郑新, 张书博, 范克睿

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摘要

瞬变电磁法(TEM)是一种感知地下含水体，圈定隧道含水区范围的有效方法。从瞬变电磁信号中准确提取虚拟波场是刻画含水区形态边界的关键。为提取准确可靠的虚拟波场，需要解决核函数动态范围大、波场反变换方程高度病态和实现自适应求解等问题。本研究基于精细积分方法，结合缩短波场反变换数值积分区间的经验公式，提出优化的自适应波场反变换方法。结果表明，在对均匀半空间的数值模型计算中，对正演数据的拟合误差低于0.5%;在对H型地电断面的数值模型计算中，提取的虚拟波场具有合理准确的运动学特征；在对全空间HKH型模型的数值计算中，提取的虚拟波场突出不同深度的含水层边界，在整个观测时间段拟合程度高；对于隧道实测数据，虚拟反射波在富水区边界和电性界面附近响应明显，拟合误差低于5%,虚拟波场记录圈定的含水区与视电阻率分布规律相互印证且与钻井试验吻合，证实了该方法的有效性和可靠性。