隧道岩溶空洞区施工塌方灾害微震监测技术研究

发布时间：2020-04-17 21:47

【摘要】：近年来,我国在西南地区修建了大量公路隧道,并且呈现出埋深变化大(从浅的,比如十几米,深的锦屏2.5km)、隧道特长等发展趋势,值得一提的是岩溶隧道塌方灾害探测监测预警成为工程的一大难题。由于隧道超挖现象,目前常规的监测手段不能及时发挥预警作用,造成隧道塌方灾害频发。微震监测技术由于其三维、整体、实时的特点能够弥补常规监测手段的不足,逐渐得到广泛应用。为了探索隧道岩溶空洞区施工塌方灾害微震时空演化规律,本文依托贵州省遵义至绥阳高速公路延伸段温泉隧道,利用微震监测技术结合现场地质、施工等资料开展了以下工作:(1)结合地震学理论,介绍了微震监测系统的理论基础、基本原理、系统组成和功能,结合现场地质资料、设计情况以及施工方法,制定了应用于岩溶隧道洞内外联合布设的微震监测系统方案,现场实施监测方案并采集微震数据。(2)对微震监测数据进行了质量评估,分别从微震信号滤波降噪,微震信号识别以及微震信号定位三个方面进行阐述,统计分析微震数据定位误差分布情况,验证了数据质量能够满足围岩稳定性评价需要。(3)通过微震数据处理分析,研究塌方过程中微震监测预警指标的变化,结果表明:塌方发生前,微震事件数量和微震能量呈现初始平稳-迅速增长-下降-迅速增长-下降破坏的规律;随着时间推移,微震事件在空间上逐渐聚集,聚集位置就在塌方附近区域,微震空间演化能够反映围岩损伤;;累积视体积呈现初期平稳增长-快速增长-平稳增长-快速增长-破坏的规律;b值呈现出上升-下降-上升-下降-破坏的规律;能量分形维数随时间的推移呈现逐渐增加的趋势,并且出现2次极值点;应力降呈现初期平稳-急剧下降-急剧上升-急剧下降-急剧上升-下降破坏的规律。因此,在实际施工过程中,应结合现场围岩塌方情况及现场施工情况建立二者联系,探索隧道岩溶空洞区施工塌方灾害微震时空演化规律,确定微震监测应用于岩溶隧道塌方预警的可行性。
【图文】：

段不能够及时反映围岩内部变化，从预警方面来讲属于间接手段。逡逑图１－１小平羌隧道塌方事故邋图１－２雷公山隧道塌方事故逡逑近年来，微震监测技术在工程监测预警方面得到了广泛应用，比如七冲村１逡逑号隧道［９］、米仓山隧道等都利用微震监测技术作为监测预警手段。微震监测指逡逑的是通过在隧道周边布置一定数量的检波器，通过检波器记录隧道施工过程中导逡逑致围岩产生的微破裂波形信号，利用定位算法对微破裂进行定位后能够得到每个逡逑微破裂的震级、空间位置、发生时间及其他参数，利用微破裂随时间、空间的演逡逑化规律得到围岩失稳区域，所以微震监测技术是抓住了围岩每个微破裂过程，，能逡逑够直接反应围岩内部细微的变化，属于直接预警手段。通过微震监测，我们可以逡逑得到微破裂的发展趋势，聚集程度以及能量大小，同常规监测手段相比，具有三逡逑维、实时、整体的优势。逡逑基于上述认识

也就是说当岩体已经发生变形后全站仪和其他量测仪器才有效，这些普通手逡逑段不能够及时反映围岩内部变化，从预警方面来讲属于间接手段。逡逑图１－１小平羌隧道塌方事故邋图１－２雷公山隧道塌方事故逡逑近年来，微震监测技术在工程监测预警方面得到了广泛应用，比如七冲村１逡逑号隧道［９］、米仓山隧道等都利用微震监测技术作为监测预警手段。微震监测指逡逑的是通过在隧道周边布置一定数量的检波器，通过检波器记录隧道施工过程中导逡逑致围岩产生的微破裂波形信号，利用定位算法对微破裂进行定位后能够得到每个逡逑微破裂的震级、空间位置、发生时间及其他参数，利用微破裂随时间、空间的演逡逑化规律得到围岩失稳区域，所以微震监测技术是抓住了围岩每个微破裂过程，能逡逑够直接反应围岩内部细微的变化，属于直接预警手段。通过微震监测，我们可以逡逑得到微破裂的发展趋势，聚集程度以及能量大小，同常规监测手段相比，具有三逡逑维、实时、整体的优势。逡逑基于上述认识
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U456;U458.3

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本文编号：2631337