围岩松动圈综合检测方法的研究及应用

发布时间：2017-07-02 22:13

本文关键词：围岩松动圈综合检测方法的研究及应用

【摘要】：地下洞室是水利水电工程的重要组成部分,其围岩的稳定性直接影响着整个水电站的施工和生产安全。在开挖施工所造成的岩体破坏和岩体自身应力重新分配的共同作用下,地下洞室的围岩内部会出现一个岩体破碎的环状区域,称为松动圈。松动圈的存在直接威胁到地下洞室围岩的稳定,因此对松动圈的变化进行监测是必要的。在监测过程中,选择准确的检测方法和科学的分析方法是获得松动圈范围大小和变化规律的关键。因此,对于松动圈的检测方法和分析方法的研究,将为确保围岩稳定、保证安全施工和生产带来积极的影响。本论文通过对松动圈综合检测方法的研究,提高了检测方法的准确性,同时将研究成果应用于实践,结合科学的分析方法,获得了松动圈在时间和空间上的变化情况,为合理施工和支护设计提供了依据。主要研究的内容和取得的成果如下:首先对围岩松动圈的常用检测方法进行了比较,综合考量各方法的准确性、经济性和操作便捷性等因素,根据比较结果,确定了本论文研究中所采用的方法为单孔声波测试法与钻孔全景图像法相结合的综合检测方法;同时指出在当前基于单孔声波测试法的围岩松动圈检测中,仍然存在着两方面的不足:一是在检测过程中声波信号会不可避免地受到噪声干扰,致使检测结果不准确,即“噪声干扰”问题,二是所得检测结果仅能反映孔壁附近的岩体情况,缺乏横向上的连续性,即“一孔之见”问题;针对“噪声干扰”问题,对基于小波变换的声波测试信号降噪技术进行了深入研究,提出了在“纯净信号不可知”条件下的降噪性能评价方法,并依据该方法确定了降噪处理的“最优组合”。之后将研究结果应用到实践,成功地消除了声波测试信号中噪声的干扰,进而提高了检测结果的准确性;然后对降噪后的检测结果进行了解释,采用“多指标”的评价体系,对岩体的完整程度进行了全方位、多角度的评价。同时,对声波曲线的分类方法进行了讨论,给出了5种声波曲线的典型类型,并对每类曲线所对应的松动圈范围和反映出的岩体信息进行了阐述;基于解释成果,以某水电站地下厂房围岩的实测资料为例,对松动圈的时延监测结果进行了分析。分析指出松动圈范围随时间扩大的原因是应力重新分配的长时间持续,并依此对施工期外的支护与监测工作提出了建议;最后,针对“一孔之见”问题,通过以洞室断面为对象的分析方法,获得了松动圈在各测试孔之间区域的大致变化趋势,压制了“一孔之见”对于松动圈分析的不利影响。通过以上研究内容,有效地克服了单孔声波测试法的缺陷,提高了检测结果的准确性。研究成果在西南地区某水电站地下洞室工程的实际应用中取得了良好的效果,以此证明了本文所提出的方法在类似的地下洞室工程中的可行性、有效性和推广价值。
【关键词】：地下洞室松动圈 单孔声波测试法 钻孔全景图像法 小波降噪
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223
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