多物理量信息融合方法在复杂地质构造勘探中的应用研究

论文摘要

近年来,计算机及信息技术的飞速发展,新信息技术逐渐应用于土木工程勘察,设计及施工等各个领域。BIM及GIS等信息技术的开发推动了土木工程的信息化进程,信息技术的应用大幅提高了工程中数据传输、处理及可视化的能力。在岩土工程中,地质构造通常具有多变性、复杂性,踏勘、测绘、钻探及地球物理勘探等调查方法提供了不同层次的信息,因此研究新信息技术对多物理量的信息进行综合分析显得尤为重要。本文针对复杂地质构造调查问题,在单一勘探方法方面研究三维高密度电法的数据采集方式及反演方法,解决其野外采集时间长、反演难度大的问题。在多方法联合勘探方面,提出了多物理量信息融合方法,在传统测绘、踏勘或钻探等手段的基础上,采用地球物理勘探方法获取多物理量的地下信息,利用信息融合方法对采集的数据及图像进行综合分析及评价。首先分析了常见的复杂地质构造的类型及特点,分析现有的地质构造调查方法获取的信息和相关物理量,以及各种调查方法在探测深度、准确性及效率等方面的特点。然后针对二维高密度电法信息量不足导致异变体信息缺失的问题,开展了三维高密度电法的数据采集及反演方法研究;针对勘探中获取的多物理量信息(包括电阻率R,极化率η,弹性波波速v等),开展了信息融合方法研究。从尺度、精度及可靠性等方面对数据进行评估,利用信息融合算法对数据及图像进行融合,大大提高了勘探的识别精度。最后以福建省寿宁县溪乾村古银矿洞调查开发项目为背景,将三维高密度电法及多物理量信息融合方法应用于采空区地下洞室调查中。采用GPS定位标定露头洞口以及地形分布,三维激光扫描精确地描述可进入洞室空间分布状态,二维及三维高密度电法评价地下空间电阻率分布,通过信息融合获得了地下采空区的空间分布。结果表明,三维高密度电法排除了部分干扰信息,降低了结果的多解性;采用了信息融合方法之后,能根据已知区域的信息,评价广域的地下洞室分布,易于判断洞室的贯通性及走势。

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ABSTRACT

第一章引言

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 复杂地质条件下地球物理勘探技术

1.2.2 高密度电法勘探

1.2.3 多物理量信息融合方法

1.3 主要研究内容及技术路线

第二章复杂地质构造调查与多物理量信息融合方法

2.1 复杂地质构造调查问题

2.1.1 复杂地质构造

2.1.2 复杂地质构造调查方法

2.2 高密度电阻率法

2.2.1 电阻率法勘探原理

2.2.2 二维高密度电法

2.2.3 三维高密度电法

2.3 多物理量信息融合方法

2.3.1 多物理量信息融合基本框架

2.3.2 常用信息融合算法

2.3.3 基于信息融合的地下洞室调查方法

2.4 小结

第三章复杂环境下采空区地下洞室调查

3.1 工程背景与概况

3.1.1 项目背景

3.1.2 场地的工程地质条件

3.2 现场数据采集

3.2.1 GPS定位

3.2.2 二维高密度电法

3.2.3 三维高密度电法

3.2.4 三维激光扫描

3.3 数据处理结果

3.3.1 二维高密度电法

3.3.2 三维高密度电法

3.3.3 三维激光扫描

3.4 小结

第四章基于信息融合方法的地下洞室空间分布评价

4.1 三维高密度电法效果分析

4.2 多物理量信息融合方法应用

4.2.1 信息评估

4.2.2 信息融合

4.3 可视化处理及评价

4.4 小结

第五章结论及展望

5.1 主要结论

5.2 建议及展望

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 毕鹏程

导师: 车爱兰

关键词: 复杂地质构造,三维高密度电法,数据融合,图像融合,银矿洞空间分布

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 上海交通大学

基金: 国家重点研发计划《极端条件下的大区域电网设施安全保障技术》的支持和资助,项目编号:2018YFC0809400

分类号: P624

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.001743

总页数: 102

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多物理量信息融合方法在复杂地质构造勘探中的应用研究

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