核磁共振与瞬变电磁在沪昆高铁隧道涌水探测中的应用

发布时间：2017-09-13 10:08

  本文关键词：核磁共振与瞬变电磁在沪昆高铁隧道涌水探测中的应用

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【摘要】：新建的沪昆高速铁路途经贵州省,铁路沿线群山密布,水系分布广泛复杂,地下暗河丛生,属于典型的喀斯特地貌,给岩溶发育提供了良好的条件,复杂的地质地貌条件极大地提高了沪昆高铁隧道建设的难度,在隧道施工中遭遇隧道涌水灾害的可能性极大,易引发重大地质灾害,严重威胁施工安全和影响施工进度。因此,极有必要进行隧道涌水灾害的超前地质预报研究。本文选取沪昆高铁贵州段一条典型的岩溶隧道,即大独山隧道,详细阐述了隧道的工程地质条件,采用联合核磁共振和瞬变电磁进行超前地质预报。本文在收集前人资料、查阅相关文献的基础上,就国内外隧道超前地质预报方法进行了详细的介绍,详细阐述了核磁共振和瞬变电磁的基础理论和隧道中的工作方式,并在大独山隧道中进行了隧道涌水超前地质预报应用研究,并辅以其他超前预报方法进行对比,最终与开挖结果验证。本文就以下方面进行展开:1、系统介绍了主要的隧道超前地质预报方法,介绍了核磁工程方法和瞬变电磁方法的由来和发展现状,以及国内外主流的仪器;2、介绍了沪昆高铁贵州段大独山隧道的工程地质条件,分析了隧道工程地质条件的特点;3、系统介绍了核磁共振和瞬变电磁的隧道应用基础理论,两者联合应用的基础,以及隧道中核磁共振和瞬变电磁的工作方式;4、介绍了核磁共振和瞬变电磁数据处理、噪声干扰抑制的基本方法以及反演计算的理论方法;5、详细介绍了隧道中核磁共振和瞬变电磁的工作过程,在大独山隧道三个点进行了核磁共振和瞬变电磁联合涌水探测,并将结果与TRT、TSP、大地电磁、地质雷达结果进行综合对比分析,得出结果并与后续开挖结果进行对比验证,结果表明探测结果准确可靠;沪昆高铁贵州段沿线地质条件复杂,岩溶发育,隧道涌水灾害频发,对隧道超前地质预报提出了较高的要求,本文联合核磁共振和瞬变电磁方法,既可以对水体有定性位置的了解,也可以对水体直接反应,并解读水量大小,与实际开挖结果对比验证,结果表明效果较好。
【关键词】：隧道工程 隧道涌水 超前地质预报 核磁共振 瞬变电磁
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456.32
【目录】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 研究意义和选题依据13-16
• 1.1.1 研究意义13-14
• 1.1.2 选题依据14-16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.2.1 隧道超前地质预报研究现状16-18
• 1.2.2 核磁共振研究历史及现状18-20
• 1.2.3 瞬变电磁研究历史及现状20-21
• 1.3 研究内容及技术路线21-23
• 1.3.1 研究内容21-22
• 1.3.2 技术路线22-23
• 第2章 隧道工程地质环境23-31
• 2.1 大独山隧道工程地质环境23-31
• 2.1.1 概况23
• 2.1.2 地层岩性23-25
• 2.1.3 水文地质特征25-27
• 2.1.4 地质构造27-28
• 2.1.5 不良地质条件28-29
• 2.1.6 工程地质条件评价29-31
• 第3章 MRS & TEM隧道应用理论基础31-44
• 3.1 核磁共振（MRS）理论基础31-39
• 3.1.1 核磁共振基本原理31-32
• 3.1.2 核磁共振探测地下水原理32
• 3.1.3 核磁共振隧道探测原理32-33
• 3.1.4 核磁共振隧道探测激发场计算33-37
• 3.1.5 核磁共振隧道响应分析37-39
• 3.2 瞬变电磁（TEM）理论基础39-42
• 3.2.1 瞬变电磁基本原理39
• 3.2.2 瞬变电磁探测过程39-40
• 3.2.3 瞬变电磁探测地下水40-42
• 3.3 核磁共振与瞬变电磁联合隧道涌水探测42-44
• 第4章 MRS & TEM在隧道中应用的工作方式44-50
• 4.1 MRS在隧道工程中应用的工作方式44-45
• 4.2 TEM在隧道工程中应用的工作方式45-50
• 4.2.1 重叠框方式46
• 4.2.2 中心方式46-47
• 4.2.3 大定源方式47-48
• 4.2.4 偶极方式48-50
• 第5章 数据处理解释50-61
• 5.1 MRS数据解释50-55
• 5.1.1 特征参数提取50-52
• 5.1.2 数据解释52-53
• 5.1.3 噪声干扰抑制53-55
• 5.2 TEM数据解释55-61
• 5.2.1 数据质量判别55-56
• 5.2.2 数据处理56-57
• 5.2.3“烟圈”理论一维快速反演57-61
• 第6章 MRS &TEM在隧道涌水探测中的应用61-98
• 6.1 MRS-TEM联合探测工作模式61-72
• 6.1.1 核磁共振工作过程61-67
• 6.1.2 瞬变电磁工作过程67-71
• 6.1.3 MRS-TEM联合探测工作方法71-72
• 6.2 大独山隧道（D1K856+674）72-85
• 6.2.1 MRS探测73-75
• 6.2.2 TEM探测75-79
• 6.2.3 大地电磁法勘探79-81
• 6.2.4 TRT探测81-83
• 6.2.5 TSP探测83-85
• 6.2.6 综合分析85
• 6.3 大独山隧道（D1K855+802）85-94
• 6.3.1 MRS探测87-90
• 6.3.2 TEM探测90-92
• 6.3.3 地质雷达探测92-93
• 6.3.4 综合分析93-94
• 6.4 大独山隧道（D1K855+998）94-97
• 6.4.1 TEM探测94-96
• 6.4.2 地质雷达探测96-97
• 6.4.3 综合分析97
• 6.5 开挖验证及综合分析97-98
• 第7章 结论和建议98-100
• 参考文献100-104
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果104-105
• 致谢105

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