隧道勘探AMT数据二维非线性共轭梯度反演的关键参数探讨

doi:10.11720/wtyht.2021.2588

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研究了二维非线性共轭梯度反演对于铁路隧道音频大地电磁(AMT)勘探的适应性。通过模型反演实验,确定控制反演进程的关键参数选取方法,以便于在不损失分辨率的前提下避免假异常。实验结果表明,在类似的地电条件下:①采用TE+TM模式联合反演;②使用浅部细分网格以更好地拟合地形;③不使用1 000 Hz以上易受干扰的数据;④使用较小的正则化因子;⑤选用中、浅层电阻率的均匀空间作为初始模型;以上这些手段能提升反演结果的准确性,更适应铁路隧道勘探解释需要。

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	赵广学
	阮帅
	吴肃元

关键词 ：音频大地电磁, 非线性共轭梯度反演, 初始模型, 铁路隧道

Abstract：

In this paper, the authors analyzed the suitability of 2D nonlinear conjugate inversion method in railway tunnel AMT exploration under complex topographic and geological conditions. Based on typical modeling and inversion research, researchers can find out the best key parameters to control inversion algorithm so as to avoid fake abnormalities shown on inversion results. Researches show that 2D nonlinear conjugate inversion works well in railway tunnel AMT exploration. If the true model is like the model type described in this paper, inversion result can be efficiently improved by inverting TE&TM mode data, inverting frequencies less than 1 000 Hz, using small smooth factor and choosing the half space initial model close to the shallow layers' resistivity.

Key words： audio magnetotelluric sounding nonlinear conjugate inversion initial model tunnel exploration

收稿日期: 2019-12-17 修回日期: 2020-11-10 出版日期: 2021-04-20

ZTFLH:

P631

作者简介: 赵广学(1983-)男,2008年毕业于河北地质大学,主要从事大地电磁研究。Email: 110533321@qq.com

引用本文:

赵广学, 阮帅, 吴肃元. 隧道勘探AMT数据二维非线性共轭梯度反演的关键参数探讨[J]. 物探与化探, 2021, 45(2): 480-489.
ZHAO Guang-Xue, RUAN Shuai, WU Su-Yuan. Researches on the selection of key parameters in AMT 2D nonlinear conjugate inversion for railway tunnel exploration. Geophysical and Geochemical Exploration, 2021, 45(2): 480-489.

链接本文:

https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2021.2588 或 https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2021/V45/I2/480

Fig.1 典型地电断面模型的正演网格

Fig.2 粗糙网格TE模式反演结果(图例同图1)

Fig.3 精细网格TE模式反演结果(图例同图1)

Fig.4 粗糙网格TM模式反演结果(图例同图1)

Fig.5 精细网格TM模式反演结果(图例同图1)

Fig.6 粗糙网格TE+TM模式联合反演结果(图例同图1)

Fig.7 精细网格TE+TM模式联合反演结果(图例同图1)

Table 1 不同网格、不同模式的反演RMS误差

Fig.8 1 000~10 Hz 精细网格TE模式反演结果(图例同图1)

Fig.9 1 000~10 Hz 精细网格TM模式反演结果(图例同图1)

Fig.10 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式联合反演结果(图例同图1)

Table 2 不同频带的反演RMS误差

Fig.11 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(正则化因子0.3)

Fig.12 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(正则化因子3)

Fig.13 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(正则化因子30)

Fig.14 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(正则化因子300)

Table 3 不同正则化因子的反演RMS误差

Fig.15 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(初始模型10 Ω·m)

Fig.16 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(初始模型100 Ω·m)

Fig.17 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(初始模型500 Ω·m)

Fig.18 1 000~10 Hz 精细网格TE+TM模式反演结果(初始模型1 000 Ω·m)

Table 4 不同初始模型的反演RMS误差

[1]	Rodi W L, Mackie R L. Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2D magnetotelluric inversion[J]. Geophysics, 2001,66:174-187. doi: 10.1190/1.1444893
[2]	Constable C S, Parker R L, Constable C G. Occam's inversion: a practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data[J]. Geophysics, 1987,52:289-300. doi: 10.1190/1.1442303
[3]	苗景春, 阮帅, 张悦. 音频大地电磁测深法对正、逆断层的精细解释[J]. 物探与化探, 2013,37(4):681-686. doi: 10.11720/j.issn.1000-8918.2013.4.19
[3]	Miao J C, Ruan S, Zhang Y. The application of the audio magnetotelluric sounding method to the precise interppetation of narmal and reverse faults[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2013,37(4):681-686. doi: 10.11720/j.issn.1000-8918.2013.4.19
[4]	汤井田, 任政勇, 化希瑞. 地球物理学中的电磁场正演与反演[J]. 地球物理学进展, 2007,22(4):1181-1194.
[4]	Tang J T, Ren Z Y, Hua X R. The forward modeling and inversion in geophysical electromagnetic field[J]. Progress in Geophysics Issue, 2007,22(4):1181-1194.
[5]	陈小斌, 赵国泽, 汤吉, 等. 大地电磁自适应正则化反演算法[J]. 地球物理学报, 2005,48(4):937-946.
[5]	Chen X B, Zhao G Z, Tang J, et al. An adaptive regularized inversion algorithm for magnetotelluric data[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2005,48(4):937-946.
[6]	胡祖志, 胡祥云, 何展翔. 大地电磁非线性共轭梯度拟三维反演[J]. 地球物理学报, 2006,49(4):1226-1234.
[6]	Hu Z Z, Hu X Y, He Z X. Pseudo-three-dimensional magnetotelluric inwesion using nonlinear conjugate gradients[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2006,49(4):1226-1234.
[7]	蔡义宇, 肖调杰, 宋滔. 二维大地电磁各向异性参数对视电阻率的影响研究[J]. 地球物理学进展, 2020,35(1):86-93.
[7]	Cai Y Y, Xiao T J, Song T. Influence of two-dimensional magnetotelluric anistropic parameters on apparent resistivities[J]. Progress in Geophysics, 2020,35(1):86-93.

[1]	张利振, 孙成禹, 王志农, 李世中, 焦峻峰, 颜廷容. 面波信息约束的初至波走时层析反演方法[J]. 物探与化探, 2023, 47(5): 1198-1205.
[2]	杨天春, 胡峰铭, 于熙, 付国红, 李俊, 杨追. 天然电场选频法的响应特性分析与应用[J]. 物探与化探, 2023, 47(4): 1010-1017.
[3]	游越新, 邓居智, 陈辉, 余辉, 高科宁. 综合物探方法在云南澜沧老厂多金属矿区深部找矿中的应用[J]. 物探与化探, 2023, 47(3): 638-647.
[4]	周建兵, 罗锐恒, 贺昌坤, 潘晓东, 张绍敏, 彭聪. 文山小河尾水库岩溶含水渗漏通道的地球物理新证据[J]. 物探与化探, 2023, 47(3): 707-717.
[5]	王军成, 赵振国, 高士银, 罗传根, 李琳, 徐明钻, 李勇, 袁国境. 综合物探方法在滨海县月亮湾地热资源勘查中的应用[J]. 物探与化探, 2023, 47(2): 321-330.
[6]	程正璞, 郭淑君, 魏强, 周乐, 雷鸣, 李戍. AMT地形影响与带地形反演研究[J]. 物探与化探, 2023, 47(1): 146-155.
[7]	蒋首进, 陈永凌, 李怀远, 胡俊峰. 藏东南冻错曲塘布段冰碛物电阻率特征[J]. 物探与化探, 2023, 47(1): 73-80.
[8]	孙海川. 兰州新区西部恐龙园区块地热地质条件分析[J]. 物探与化探, 2022, 46(6): 1411-1418.
[9]	何帅, 杨炳南, 阮帅, 李永刚, 韩姚飞, 朱大伟. 三维AMT正反演技术对贵州马坪含金刚石岩体探测的精细解释[J]. 物探与化探, 2022, 46(3): 618-627.
[10]	程云涛, 刘俊峰, 曹创华, 王荡. 衡阳盆地西北缘物化探特征及其找矿意义[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1189-1195.
[11]	余永鹏, 闫照涛, 毛兴军, 杨彦成, 马永祥, 黄鹏程, 陆爱国, 张广兵. 巨厚新生界覆盖区煤炭勘查中的电震综合方法应用[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1231-1238.
[12]	蔡盛. 张吉怀铁路隧道超前预报技术应用研究[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1275-1280.
[13]	李帝铨, 肖教育, 张继峰, 胡艳芳, 刘最亮, 张新. WFEM与CSAMT在新元煤矿富水区探测效果对比[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1359-1366.
[14]	王佳龙, 邸兵叶, 张宝松, 赵东东. 音频大地电磁法在地热勘查中的应用——以福建省宁化县黄泥桥地区为例[J]. 物探与化探, 2021, 45(3): 576-582.
[15]	刘成功, 景建恩, 金胜, 魏文博. 广西大厂矿田深部成矿预测及成矿机制研究[J]. 物探与化探, 2021, 45(2): 337-345.

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