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

赵广学，阮帅，吴肃元

(1.恒达新创(北京)地球物理技术有限责任公司，北京 100020； 2.中国地质科学院，北京 100037)

0 引言

在铁路隧道施工前期，利用音频大地电磁测深(以下简称AMT)对施工线进行断层破碎带、溶洞等地质灾害隐患评估时，勘探数据的确定性和分辨率都非常重要，但二者往往不可兼得，提升反演分辨率意味着增加假异常的出现几率，造成过度风险评估，反之则会增加施工风险，造成安全事故。因此，对铁路隧道AMT勘探数据的反演进行更深入的研究极其重要。

1 复杂地电模型及二维非线性共轭梯度反演

在石油勘探领域，研究多在地质条件接近一维的情况下进行，AMT一维反演纵向分辨率较高，往往通过浅层电阻率调查对观测数据进行静态位移校正，然后再进行一维反演直接解释，能得到不错的地层分辨率。但这种反演方案只适应于沉积岩地层，在复杂地形地质条件下，静位移校正并无简单规律可循，盲目地使用一维反演方案会出现电阻率失真和中、浅层假异常的问题。隧道勘探的数据反演应该使用二维算法，避免对输入数据的静态效应校正，除非因观测电极距测量误差出现明显的曲线平移现象。

目前，主流的AMT二维反演算法是Rodi和Mackie(2001)改进的非线性共轭梯度法(以下简称NLCG)，它避免了直接求解雅克比矩阵，一次反演迭代只需3次正演，从而大大节省了计算量，具有迭代稳定，内存需求小的优点，非常适应二、三维MT/AMT数据反演。其目标函数定义为……