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由于铁路特长隧道复杂的地质情况,在对大地电磁资料采用常规线性反演时对复杂岩性、断裂构造的识别精度及速度往往不能满足勘查要求,采用非线性共扼梯度法进行反演成像,跳出线性迭代反演局限。针对非二次极小化问题,进行直接求解,能显著减小计算工作量,提升成像速度。通过玉磨线特长隧道大金山隧道中进行实际应用,快速高效地查明了隧道多处断裂构造位置,对后期地质工作的开展起到良好的指导作用。研究结果表明:非线性共扼梯度法反演能在铁路特长隧道勘查中取得理想的效果。