隧道典型突水突泥致灾构造超前探测响应特征与解释方法

发布时间：2020-12-09 03:32

　　随着我国交通、水利建设的力度加大,我国隧道及地下工程得到了前所未有的迅速发展。然而,隧道工程施工中经常会遇到多种复杂的地质条件,导致工程建设过程中往往发生突水突泥等重大灾害,严重威胁了隧道的施工安全。因此,开展施工期超前地质预报、提前规避灾害源具有十分重要的工程意义和科学价值。经过近几十年的研究与发展,以应用地球物理学科为带动,形成了多种较为成熟的隧道超前地质预报方法。然而,每种探测方法的物理基础不同,其优势、探测对象、探测距离和适用性也各有不同,事实上没有哪种单一预报方法可以探明所有的灾害源,导致在实践中存在着多解性强、可靠性低等严重问题。其主要原因在于缺乏地球物理方法对典型致灾构造超前探测响应深入系统的研究,未形成一套行之有效的致灾构造综合解释识别方法。针对上述问题,本文在典型突水突泥致灾构造类别划分研究的基础上,针对典型致灾构造开展了系统的超前探测的正演模拟与数值成像研究,总结并分析了隧道典型突水突泥致灾构造超前探测的多地球物理场响应和识别特征。同时针对隧道超前探测的综合解释,提出了基于k近邻分类算法综合解释方法,并在多个依托工程中开展了现场试验和验证。本文的主要研究工作及成果如... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：129 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１断层破碎带致灾构造示意图（李术才，２０１８）??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ（Ｓｈｕｃａｉ?Ｌｉ，２０１８）??

纖??ｍｉ?９ｇｒ／?／／?／?／／?／?／?Ｊ??图２．１断层破碎带致灾构造示意图（李术才，２０１８）??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ（Ｓｈｕｃａｉ?Ｌｉ，２０１８）??（２）岩溶类??岩溶是指分布广泛的石灰岩地区，碳酸盐岩受地下水长期溶蚀作用产生的??水文现象和地貌现象的统称。岩溶体广泛发育，形态各异，形成了独特的地表和地??下岩溶地貌，地下岩溶形态主要包括溶蚀裂隙、溶洞和岩溶通道及地下河三类。??溶蚀裂隙是指地下水沿岩石节理裂隙运动发生岩溶溶蚀作用，使原有节理裂??隙扩大化的现象，具有良好的连通性和导水能力。溶洞是地下水沿着可溶岩的各??种不连续面（断层、节理、层面裂隙等）进行化学溶蚀与机械侵蚀而形成的较大空??洞，是溶蚀裂隙的进一步发育和扩展，在空间结构上沿各个方向尺寸相当（与管??道及地下暗河型相比）。岩溶通道及地下河是指长度方向远大于其他两个方向的??岩溶体

山东大学硕士学位论文??根据以上总结的断层破碎带和岩溶致灾构造的物理性质，可以分别建立断层??破碎带和溶洞的基本地球物理模型，如图２．３所示，相关参数的取值范围如表２．２??所示。??．－—＼?一??！?；?｜?＾?＠：?｜??＾—?１?＾?＇ｉ／??（ａ）断层破碎带?（ｂ）溶洞??图２．３突水突泥致灾构造地球物理模型示意图??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ?ｍｕｄ??ｉｎｒｕｓｈ??表２．２突水突泥致灾构造的基本地球物理模型参数取值表??Ｔａｂ．２．２?Ｔａｂｌｅ?ｏｆ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ??ｍｕｄ?ｉｎｒｕｓｈ??隧道围岩?断层?溶洞??波速（ｍ／ｓ）?３５００－６５００?１０００－３０００?１０００－３０００??介电常数?１？１０?３０－８１?３０－８１??电阻率（ｉ＞ｍ）?＞１０００?１－１０００?１－１０００??通过建立的突水突泥致灾构造地球物理模型，赋予相应的地球物理参数可以??进行多地球物理方法的正演模拟。改变致灾构造的位置ｄ、倾角ｃｘ、尺寸相关参数??（如厚度ｗ）

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]隧道施工不良地质跨孔雷达超前探测方法与工程应用[D]. 李尧.山东大学 2017
[2]隧道施工不良地质三维地震波超前探测方法及其工程应用[D]. 宋杰.山东大学 2016
[3]基于电阻率法与激电法的隧道含水地质构造超前探测与突水灾害实时监测研究[D]. 刘斌.山东大学 2010
[4]岩溶隧道施工超前地质预报方法研究[D]. 叶英.北京交通大学 2006
[5]圆梁山隧道岩溶突水机理及其防治对策[D]. 刘招伟.中国地质大学 2004
[6]三维电阻率/极化率有限元正演模拟与反演成像[D]. 黄俊革.中南大学 2003

硕士论文
[1]瞬变电磁三维建模及软件开发[D]. 曾友强.长安大学 2016



本文编号：2906187