，，

(1.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071；2.中国科学院大学,北京 100049)

1 研究背景

随着我国社会、经济的迅猛发展，矿产资源的需求急剧增加，而矿产资源地下开采不可避免会形成大量的采空区[1]。采空区的存在会导致矿山开采条件恶化，有可能引发井下大面积冒落、岩移及地表塌陷，造成严重的人员伤亡和设备破坏[2]。岩溶的发育对油气资源的富集与运移、地下水资源的分布与径流、与岩溶相关矿产资源的发育和分布以及工程建设都能产生重要影响。此外，岩溶造成的地质灾害日渐频繁，带来的损失不可估量[3-4]。地下能源储存一般放置在盐岩、非渗透性岩层以及多孔隙岩层中，国际上公认盐岩体是能源(石油、天然气)储存最理想的介质，世界上90%的能源(石油、天然气)储存库建在盐岩介质或报废的废盐矿井中[5]。因此，对于地下深部的空区探测尤为重要。

地下空区的形成原因较为复杂，空区的水平断面在不同深度往往不相同，为保证工程质量以及服务各项科学研究，需要及时、准确地测量和分析地下空区在不同深度处的截面形状，这对于确定空区走向、防止空区塌陷以及保证工程质量都有重要意义。目前所采用的孔内超声扫描探测技术，主要是通过电机旋转带动超声换能器，从而实现空区水平断面的360°扫描，水平断面扫描的数据点越多，则轮廓曲线越光滑，与实际形状更接近。但由于采集速度和存储空间的限制，通常只能探测水平断面的部分离散点，通过拟合来实现水平断面的轮廓绘制，在钻孔方法(纵向)上采用直接连接水平断面的方式来形成地下空区的立体图形。……