郑西高速尧山隧道的超前地质预报
发布时间：2021-07-17 09:24
近年来,随着我国的经济高速发展,各种轨道交通等工程开始大规模建设,其中山岭隧道的修建数量越来越多。隧道工程属于隐蔽工程,隧道施工前或者施工过程中如果不能准确地对可能遇到的不良地质体进行预报或预测,就有可能影响施工进度,甚至会引发灾难性事故,给隧道施工工程带来安全隐患和经济损失[1],所以在开挖前明确前方的地质情况,在隧道的建设工程中意义重大。本次隧道超前地质预报的研究以郑西高速尧山隧道为例,首先论证了地震波反射法、瞬变电磁法、探地雷达法等常见超前地质预报法在本项目的适用性,初步确定地震波法及探地雷达法适合于本隧道;然后选择该隧道具有代表性的ZK13+930-ZK13+960段（本文称该段为研究段）进行探地雷达无损检测的试探性研究;最后在隧道内其他三段（本文称为应用段）进行验证。针对隧道进出口处围岩变化较大的段落,用地质超前预报系统（TGP）进行数据采集。在研究段提出了尧山隧道综合地质预报的围岩等级判定方法,即用探地雷达进行超前地质预报,判定探测范围内的围岩等级,再通过围岩的变形监控量测作业得到预报段内的实际围岩变形累计值,生成围岩变形曲线,并对围岩变形的实测数据进...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术流程图
2地震波法与地质雷达法超前预报理论9图2-1常见岩石泊松比变化范围图2.1.5地震波的衰减地震波在地下介质的传播过程中，不可避免的会经历能量衰减的过程，常见的引起地震波能量衰减的因素有介质内部的属性、地震波传播的特性、地震波球面传播扩散等，通常将其因素分为两大类。（1）地震波在传播过程中，以能量固定的震源为中心进行球面传播，随着传播距离不断增大，能量会逐渐扩散，单位面积上的能量密度不断减小，振幅随着距离的增大也不断减小，这种能量的衰减现象被称为波前扩散。（2）由于介质的内在属性以及条件等引起的地层本征衰减，在隧道的地质预报中，这种衰减能够反映出岩体本身的固有属性。当岩体的属性不同时（裂隙区、岩层变化区等），其相邻岩体区域间会产生摩擦，在地震波经过摩擦区域时，部分能量会克服摩擦滑动转变成其他形式的能量，这种能量的衰减现象被称为吸收衰减。2.2地质雷达基本原理地质雷达是利用高频电磁脉冲波的反射、折射和投射等现象来探测目标体的位置、大孝形态及特征的一种勘探方法。由于不同的介质具有不同的电性参数及几何形态，导致面电磁波入射到不同介质的交界面上时，一部分入射波变为反射波，一部分继续向前传播。电磁波的传播受到物体的电性影响，物体的电性主要有电导率和介电常数，其中电导率是电荷在物质中流动的难易度，电磁波在目标体中的传播深度受到电导率的影响。
西南科技大学硕士学位论文10（a）孤立体（b）地层图2-2雷达探测原理图当电磁波正常传播时，其所用时间的计算公式为：/2/4vzvxzt22（2-6）2-6式中：z-探测物体到发射天线的距离；x-接收点到发射点的距离；v-电磁波在介质中的传播速度。其速度满足公式2-7：rrrccv//（2-7）2-7式中：c-电磁波在真空中的传播速度；r-介质的相对电容率；r-介质磁导率和真空磁导率的比值，即相对磁导率（一般r≈1）。在电磁波的传播过程中，地层变化明显时，不同的介电常数变化会使电磁波产生反射及投射现象[23]，其对电磁波的反射和投射程度取决于介面的反射系数：2122122112221122)()()()(r（2-8）2-8式中：r-电磁波反射系数；1第一层介质的相对电容率；2-第二层介质的相对电容率。地质雷达波的持续时间和探测的范围深度满足公式2-9：tcvtzr2121（2-9）2-9式中：z-探测物体到发射天线的距离；t-雷达波形记录的持续时间。2.3地质雷达工作原理根据不同介质的电导率、相对电容率等参数的差异，高频电磁波在介质中传播时会发生不同程度的反射与投射；分析接收天线所接受到的回波信息，可以推断出地下介质的规模程度以及空间分布[24-28]。其工作过程为：发射命令由主机发出，经由电缆传给发射机，发射天线接收到命令以后开始发射电磁波至地下空间，当电磁波在隧道前方进行传播时，一旦遇到介电常
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道施工超前地质预报的研究现状及发展趋势分析[J]. 石继光. 交通世界. 2018(21)
[2]隧道施工超前地质预报技术现状及发展趋势[J]. 罗良乾,张捷. 科技创新导报. 2018(21)
[3]利用EXCEL进行回归分析的方法[J]. 孙青华,尹凤祥. 信息与电脑(理论版). 2016(23)
[4]基于地质雷达的隧道综合超前预报技术[J]. 刘新荣,刘永权,杨忠平,涂义亮. 岩土工程学报. 2015(S2)
[5]隧道施工地质超前预报方法探讨[J]. 张曙光. 佳木斯职业学院学报. 2015(04)
[6]隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J]. 李术才,刘斌,孙怀凤,聂利超,钟世航,苏茂鑫,李貅,许振浩. 岩石力学与工程学报. 2014(06)
[7]地质雷达隧道超前地质预报检测信号的HHT分析法[J]. 凌同华,张胜,李升冉. 岩石力学与工程学报. 2012(07)
[8]地质雷达在某公路路面检测中的应用[J]. 王先桃,包太. 贵州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[9]探地雷达在城市地质调查中的应用[J]. 周立军,董荣伟,徐波,杨永清. 工程地球物理学报. 2009(05)
[10]合武铁路长岭关隧道超前地质预报技术综述[J]. 罗洪彬. 隧道建设. 2007(S1)
硕士论文
[1]基于GPR和TGP测试技术的水工隧洞破碎带波动特性研究[D]. 彭世琥.重庆交通大学 2018
[2]基于地质雷达的米仓山隧道超前地质预报应用研究[D]. 杜添.西南石油大学 2017
[3]贵阳龙洞堡机场岩溶发育规律及控制因素研究[D]. 罗孝芹.成都理工大学 2017
[4]B2C电子商务在线客户评论情感倾向影响因素研究[D]. 张丽娅.河北工业大学 2012
[5]京沪高速铁路路基岩溶浅埋段注浆效果检测与评判方法试验研究[D]. 刘强.北京交通大学 2009
[6]公路隧道施工地质灾害预测预报研究[D]. 夏彬伟.重庆大学 2006
本文编号：3287898
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术流程图
2地震波法与地质雷达法超前预报理论9图2-1常见岩石泊松比变化范围图2.1.5地震波的衰减地震波在地下介质的传播过程中，不可避免的会经历能量衰减的过程，常见的引起地震波能量衰减的因素有介质内部的属性、地震波传播的特性、地震波球面传播扩散等，通常将其因素分为两大类。（1）地震波在传播过程中，以能量固定的震源为中心进行球面传播，随着传播距离不断增大，能量会逐渐扩散，单位面积上的能量密度不断减小，振幅随着距离的增大也不断减小，这种能量的衰减现象被称为波前扩散。（2）由于介质的内在属性以及条件等引起的地层本征衰减，在隧道的地质预报中，这种衰减能够反映出岩体本身的固有属性。当岩体的属性不同时（裂隙区、岩层变化区等），其相邻岩体区域间会产生摩擦，在地震波经过摩擦区域时，部分能量会克服摩擦滑动转变成其他形式的能量，这种能量的衰减现象被称为吸收衰减。2.2地质雷达基本原理地质雷达是利用高频电磁脉冲波的反射、折射和投射等现象来探测目标体的位置、大孝形态及特征的一种勘探方法。由于不同的介质具有不同的电性参数及几何形态，导致面电磁波入射到不同介质的交界面上时，一部分入射波变为反射波，一部分继续向前传播。电磁波的传播受到物体的电性影响，物体的电性主要有电导率和介电常数，其中电导率是电荷在物质中流动的难易度，电磁波在目标体中的传播深度受到电导率的影响。
西南科技大学硕士学位论文10（a）孤立体（b）地层图2-2雷达探测原理图当电磁波正常传播时，其所用时间的计算公式为：/2/4vzvxzt22（2-6）2-6式中：z-探测物体到发射天线的距离；x-接收点到发射点的距离；v-电磁波在介质中的传播速度。其速度满足公式2-7：rrrccv//（2-7）2-7式中：c-电磁波在真空中的传播速度；r-介质的相对电容率；r-介质磁导率和真空磁导率的比值，即相对磁导率（一般r≈1）。在电磁波的传播过程中，地层变化明显时，不同的介电常数变化会使电磁波产生反射及投射现象[23]，其对电磁波的反射和投射程度取决于介面的反射系数：2122122112221122)()()()(r（2-8）2-8式中：r-电磁波反射系数；1第一层介质的相对电容率；2-第二层介质的相对电容率。地质雷达波的持续时间和探测的范围深度满足公式2-9：tcvtzr2121（2-9）2-9式中：z-探测物体到发射天线的距离；t-雷达波形记录的持续时间。2.3地质雷达工作原理根据不同介质的电导率、相对电容率等参数的差异，高频电磁波在介质中传播时会发生不同程度的反射与投射；分析接收天线所接受到的回波信息，可以推断出地下介质的规模程度以及空间分布[24-28]。其工作过程为：发射命令由主机发出，经由电缆传给发射机，发射天线接收到命令以后开始发射电磁波至地下空间，当电磁波在隧道前方进行传播时，一旦遇到介电常
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道施工超前地质预报的研究现状及发展趋势分析[J]. 石继光. 交通世界. 2018(21)
[2]隧道施工超前地质预报技术现状及发展趋势[J]. 罗良乾,张捷. 科技创新导报. 2018(21)
[3]利用EXCEL进行回归分析的方法[J]. 孙青华,尹凤祥. 信息与电脑(理论版). 2016(23)
[4]基于地质雷达的隧道综合超前预报技术[J]. 刘新荣,刘永权,杨忠平,涂义亮. 岩土工程学报. 2015(S2)
[5]隧道施工地质超前预报方法探讨[J]. 张曙光. 佳木斯职业学院学报. 2015(04)
[6]隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J]. 李术才,刘斌,孙怀凤,聂利超,钟世航,苏茂鑫,李貅,许振浩. 岩石力学与工程学报. 2014(06)
[7]地质雷达隧道超前地质预报检测信号的HHT分析法[J]. 凌同华,张胜,李升冉. 岩石力学与工程学报. 2012(07)
[8]地质雷达在某公路路面检测中的应用[J]. 王先桃,包太. 贵州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[9]探地雷达在城市地质调查中的应用[J]. 周立军,董荣伟,徐波,杨永清. 工程地球物理学报. 2009(05)
[10]合武铁路长岭关隧道超前地质预报技术综述[J]. 罗洪彬. 隧道建设. 2007(S1)
硕士论文
[1]基于GPR和TGP测试技术的水工隧洞破碎带波动特性研究[D]. 彭世琥.重庆交通大学 2018
[2]基于地质雷达的米仓山隧道超前地质预报应用研究[D]. 杜添.西南石油大学 2017
[3]贵阳龙洞堡机场岩溶发育规律及控制因素研究[D]. 罗孝芹.成都理工大学 2017
[4]B2C电子商务在线客户评论情感倾向影响因素研究[D]. 张丽娅.河北工业大学 2012
[5]京沪高速铁路路基岩溶浅埋段注浆效果检测与评判方法试验研究[D]. 刘强.北京交通大学 2009
[6]公路隧道施工地质灾害预测预报研究[D]. 夏彬伟.重庆大学 2006
本文编号：3287898
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