【项目名称】

复杂岩溶地球物理探测与定量评估及整治关键技术

【主要完成单位】

武汉市市政建设集团有限公司、武汉市市政路桥有限公司、中国地质大学（武汉）、武汉磊尔科技发展有限公司

【项目简介】

面向基础设施建设中隐伏岩溶等不良地质体引发地面塌陷、涌水等地质灾害的痛点，传统钻探周期长、成本高、控制点稀少难以查明复杂岩溶分布，项目基于高精度三维地球物理综合方法，系统研究了适用于复杂隐伏岩溶的综合勘查模式、多地球物理数据协同与联合反演技术，以及基于BIM的溶洞桩基承载力评定与施工过程推演。项目开发了基于舒尔补的瞬变电磁三维快速正演方法，建立了时间域电磁和高密度电法的联合贝叶斯概率反演算法，实现了隐伏岩溶的快速探测与定量评估；开发了三维快速建模、解译及评估软件，融合精细结构数据提高了BIM地质建模精度，为岩溶整治及施工方案决策提供了科学依据。成果已应用于武汉至阳新高速公路等工程，成功圈定了岩溶分布范围与规模，指导了桥梁施工及后续维护。项目获授权发明专利3项、软件著作权2项，发表EI/核心期刊论文4篇。项目科技成果整体达到国际先进水平。

【主要创新点】

（1）基于瞬变电磁的隐伏岩溶探测可行性分析及影响因素研究。 针对隐伏岩溶地质体的主要特征，采用一维正反演研究手段，综合对瞬变电磁装置发射与接收参数、岩溶埋深、岩溶规模、覆盖层性质及岩溶充填情况等重要信息进行分析，探究瞬变电磁岩溶探测可行性，为瞬变电磁岩溶探测设计与实施提供参考。

（2）基于贝叶斯理论的瞬变电磁和高密度电法岩溶结构概率性反演。 地球物理反演具有固有的非唯一性，传统的数据反演解释手段难以对地下模型的可靠度进行有效评价，通过采用贝叶斯理论中的马尔科夫链蒙特卡洛MCMC 方法，实现了地下岩溶结构的瞬变电磁和高密度电法的概率性反演，以及联合反演，能够对隐伏岩溶的分布提供科学性的概率分析。

（3）瞬变电磁岩溶探测三维正反演模拟。 以三维隐伏岩溶瞬变电磁精细探测为目的，对瞬变电磁三维模拟算法进行了详细推导，实现了基于有限体积法的瞬变电磁任意各向异性正演算法，采用高斯牛顿共轭梯度法实现了岩溶探测的瞬变电磁三维反演算法，开发了一套瞬变电磁法三维正反演模拟程序。