跨孔电磁波与地震波CT交叉梯度联合反演算法研究及应用.pdf
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中国地球科学联合学术年会 2022
·574·
跨孔电磁波与地震波 CT 交叉梯度联合反演算法研究及应用
师学明
1
商祥
1,2
柳思龙
1,3
1 中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院；
2 中铁大桥勘测设计院集团有限公司；3 浙江省工程物探勘察设计院有限公司
浅地表地球物理方法广泛应用于城市地下空间岩溶的探测，常规地面物探方法存在探测深度有限、
施工环境复杂、数据干扰严重等局限，往往不能满足岩溶探测的需求。跨孔电磁波 CT 与跨孔地震波
CT 将传感器放置于钻孔内观测，在城市复杂环境下具有较好的探测效果。由于地球物理方法反演具有
多解性，不同方法反演的结果具有不一致性，采用单一的 CT 技术对城市地下空间探测，其反演结果的
准确性和可靠性不足。
为了提高城市地下空间探测的准确性和可靠性，本文研究交叉梯度结构约束
[1,2,3]
的联合双 CT 反
演方法及应用效果，针对性地开展了跨孔电磁波 CT 与跨孔地震波 CT 的交叉梯度联合反演算法研究。
本文首先研究了跨孔电磁波 CT 和跨孔地震波 CT 的基本原理，研究了跨孔 CT 正反演方法技术，
从计算效率和计算精度两方面讨论了直射线追踪技术、不同加权方式的胖射线追踪技术、基于
Dijkstra 算法的 Moser 曲射线追踪技术以及基于有限差分法求解程函方程的多模块快速推进算法
（MSFM）。
图 1 是含有低速和高速异常体模型的 MSFM 正演计算的走时等时线图。从走时等值线可以看出，
低速体内等值线密集，高速体内等值线稀疏，说明地震波在低速体内传播较慢，在高速体内传播较快；
从射线路径可以看出，低速体‘排斥’射线，高速体‘吸引’射线。
（
a
）发射点在
14.5
米处的等时线图
（
b
）发射点在
14.5
米处射线路径图
（
c
）发射点在
1.5
米处的等时线图
（
b
）发射点在
1.5
米处射线路径图
图
1
双异常体模型
MSFM
方法计算的等时线图和射线路径图
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