隧道典型突水突泥致災(zāi)構(gòu)造超前探測響應(yīng)特征與解釋方法
發(fā)布時間：2020-12-09 03:32
隨著我國交通、水利建設(shè)的力度加大,我國隧道及地下工程得到了前所未有的迅速發(fā)展。然而,隧道工程施工中經(jīng)常會遇到多種復(fù)雜的地質(zhì)條件,導(dǎo)致工程建設(shè)過程中往往發(fā)生突水突泥等重大災(zāi)害,嚴重威脅了隧道的施工安全。因此,開展施工期超前地質(zhì)預(yù)報、提前規(guī)避災(zāi)害源具有十分重要的工程意義和科學價值。經(jīng)過近幾十年的研究與發(fā)展,以應(yīng)用地球物理學科為帶動,形成了多種較為成熟的隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法。然而,每種探測方法的物理基礎(chǔ)不同,其優(yōu)勢、探測對象、探測距離和適用性也各有不同,事實上沒有哪種單一預(yù)報方法可以探明所有的災(zāi)害源,導(dǎo)致在實踐中存在著多解性強、可靠性低等嚴重問題。其主要原因在于缺乏地球物理方法對典型致災(zāi)構(gòu)造超前探測響應(yīng)深入系統(tǒng)的研究,未形成一套行之有效的致災(zāi)構(gòu)造綜合解釋識別方法。針對上述問題,本文在典型突水突泥致災(zāi)構(gòu)造類別劃分研究的基礎(chǔ)上,針對典型致災(zāi)構(gòu)造開展了系統(tǒng)的超前探測的正演模擬與數(shù)值成像研究,總結(jié)并分析了隧道典型突水突泥致災(zāi)構(gòu)造超前探測的多地球物理場響應(yīng)和識別特征。同時針對隧道超前探測的綜合解釋,提出了基于k近鄰分類算法綜合解釋方法,并在多個依托工程中開展了現(xiàn)場試驗和驗證。本文的主要研究工作及成果如...
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：129 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１斷層破碎帶致災(zāi)構(gòu)造示意圖（李術(shù)才，２０１８）??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ（Ｓｈｕｃａｉ?Ｌｉ，２０１８）??
纖??ｍｉ?９ｇｒ／?／／?／?／／?／?／?Ｊ??圖２．１斷層破碎帶致災(zāi)構(gòu)造示意圖（李術(shù)才，２０１８）??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ（Ｓｈｕｃａｉ?Ｌｉ，２０１８）??（２）巖溶類??巖溶是指分布廣泛的石灰?guī)r地區(qū)，碳酸鹽巖受地下水長期溶蝕作用產(chǎn)生的??水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象的統(tǒng)稱。巖溶體廣泛發(fā)育，形態(tài)各異，形成了獨特的地表和地??下巖溶地貌，地下巖溶形態(tài)主要包括溶蝕裂隙、溶洞和巖溶通道及地下河三類。??溶蝕裂隙是指地下水沿巖石節(jié)理裂隙運動發(fā)生巖溶溶蝕作用，使原有節(jié)理裂??隙擴大化的現(xiàn)象，具有良好的連通性和導(dǎo)水能力。溶洞是地下水沿著可溶巖的各??種不連續(xù)面（斷層、節(jié)理、層面裂隙等）進行化學溶蝕與機械侵蝕而形成的較大空??洞，是溶蝕裂隙的進一步發(fā)育和擴展，在空間結(jié)構(gòu)上沿各個方向尺寸相當（與管??道及地下暗河型相比）。巖溶通道及地下河是指長度方向遠大于其他兩個方向的??巖溶體
山東大學碩士學位論文??根據(jù)以上總結(jié)的斷層破碎帶和巖溶致災(zāi)構(gòu)造的物理性質(zhì)，可以分別建立斷層??破碎帶和溶洞的基本地球物理模型，如圖２．３所示，相關(guān)參數(shù)的取值范圍如表２．２??所示。??．－—＼?一??！?；?｜?＾?＠：?｜??＾—?１?＾?＇ｉ／??（ａ）斷層破碎帶?（ｂ）溶洞??圖２．３突水突泥致災(zāi)構(gòu)造地球物理模型示意圖??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ?ｍｕｄ??ｉｎｒｕｓｈ??表２．２突水突泥致災(zāi)構(gòu)造的基本地球物理模型參數(shù)取值表??Ｔａｂ．２．２?Ｔａｂｌｅ?ｏｆ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ??ｍｕｄ?ｉｎｒｕｓｈ??隧道圍巖?斷層?溶洞??波速（ｍ／ｓ）?３５００－６５００?１０００－３０００?１０００－３０００??介電常數(shù)?１？１０?３０－８１?３０－８１??電阻率（ｉ＞ｍ）?＞１０００?１－１０００?１－１０００??通過建立的突水突泥致災(zāi)構(gòu)造地球物理模型，賦予相應(yīng)的地球物理參數(shù)可以??進行多地球物理方法的正演模擬。改變致災(zāi)構(gòu)造的位置ｄ、傾角ｃｘ、尺寸相關(guān)參數(shù)??（如厚度ｗ）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]隧道突水突泥致災(zāi)構(gòu)造分類、地質(zhì)判識、孕災(zāi)模式與典型案例分析[J]. 李術(shù)才,許振浩,黃鑫,林鵬,趙曉成,張慶松,楊磊,張霄,孫懷鳳,潘東東. 巖石力學與工程學報. 2018(05)
[2]TBM掘進前方不良地質(zhì)與巖體參數(shù)的綜合獲取方法[J]. 劉斌,李術(shù)才,李建斌,王玉杰,張建清,聶利超,王雪亮. 山東大學學報(工學版). 2016(06)
[3]富水軟巖隧道跨越斷層段塌方機制分析及處治措施[J]. 左清軍,吳立,林存友,徐昌茂,李波,陸中玏,袁青. 巖石力學與工程學報. 2016(02)
[4]基于改進后向投影算法的地質(zhì)雷達探測巖體裂隙的成像方法[J]. 李堯,李術(shù)才,劉斌,徐磊,張鳳凱,聶利超. 巖土工程學報. 2016(08)
[5]大回線源瞬變電磁全域視電阻率定義[J]. 趙越,李貅,王祎鵬. 地球物理學進展. 2015(04)
[6]核磁共振與瞬變電磁三維聯(lián)合解釋方法[J]. 李貅,劉文韜,智慶全,趙威. 地球物理學報. 2015(08)
[7]探地雷達:淺表地球物理科學技術(shù)中的重要工具[J]. 劉瀾波,錢榮毅. 地球物理學報. 2015(08)
[8]用于地鐵盾構(gòu)區(qū)間孤石探測的三維電阻率跨孔CT方法研究及物理模型試驗[J]. 劉征宇,李術(shù)才,劉斌,王世睿,陳磊,聶利超,范克睿. 巖石力學與工程學報. 2015(12)
[9]我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 洪開榮. 隧道建設(shè). 2015(02)
[10]三峽庫區(qū)典型巖溶隧道突涌水災(zāi)害防治與應(yīng)用[J]. 李術(shù)才,石少帥,李利平,陳軍,許振浩,周宗青,袁永才. 巖石力學與工程學報. 2014(09)
博士論文
[1]隧道施工不良地質(zhì)跨孔雷達超前探測方法與工程應(yīng)用[D]. 李堯.山東大學 2017
[2]隧道施工不良地質(zhì)三維地震波超前探測方法及其工程應(yīng)用[D]. 宋杰.山東大學 2016
[3]基于電阻率法與激電法的隧道含水地質(zhì)構(gòu)造超前探測與突水災(zāi)害實時監(jiān)測研究[D]. 劉斌.山東大學 2010
[4]巖溶隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報方法研究[D]. 葉英.北京交通大學 2006
[5]圓梁山隧道巖溶突水機理及其防治對策[D]. 劉招偉.中國地質(zhì)大學 2004
[6]三維電阻率/極化率有限元正演模擬與反演成像[D]. 黃俊革.中南大學 2003
碩士論文
[1]瞬變電磁三維建模及軟件開發(fā)[D]. 曾友強.長安大學 2016
本文編號：2906187
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：129 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１斷層破碎帶致災(zāi)構(gòu)造示意圖（李術(shù)才，２０１８）??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ（Ｓｈｕｃａｉ?Ｌｉ，２０１８）??
纖??ｍｉ?９ｇｒ／?／／?／?／／?／?／?Ｊ??圖２．１斷層破碎帶致災(zāi)構(gòu)造示意圖（李術(shù)才，２０１８）??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｓａｓｔｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ｆａｕｌｔ（Ｓｈｕｃａｉ?Ｌｉ，２０１８）??（２）巖溶類??巖溶是指分布廣泛的石灰?guī)r地區(qū)，碳酸鹽巖受地下水長期溶蝕作用產(chǎn)生的??水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象的統(tǒng)稱。巖溶體廣泛發(fā)育，形態(tài)各異，形成了獨特的地表和地??下巖溶地貌，地下巖溶形態(tài)主要包括溶蝕裂隙、溶洞和巖溶通道及地下河三類。??溶蝕裂隙是指地下水沿巖石節(jié)理裂隙運動發(fā)生巖溶溶蝕作用，使原有節(jié)理裂??隙擴大化的現(xiàn)象，具有良好的連通性和導(dǎo)水能力。溶洞是地下水沿著可溶巖的各??種不連續(xù)面（斷層、節(jié)理、層面裂隙等）進行化學溶蝕與機械侵蝕而形成的較大空??洞，是溶蝕裂隙的進一步發(fā)育和擴展，在空間結(jié)構(gòu)上沿各個方向尺寸相當（與管??道及地下暗河型相比）。巖溶通道及地下河是指長度方向遠大于其他兩個方向的??巖溶體
山東大學碩士學位論文??根據(jù)以上總結(jié)的斷層破碎帶和巖溶致災(zāi)構(gòu)造的物理性質(zhì)，可以分別建立斷層??破碎帶和溶洞的基本地球物理模型，如圖２．３所示，相關(guān)參數(shù)的取值范圍如表２．２??所示。??．－—＼?一??！?；?｜?＾?＠：?｜??＾—?１?＾?＇ｉ／??（ａ）斷層破碎帶?（ｂ）溶洞??圖２．３突水突泥致災(zāi)構(gòu)造地球物理模型示意圖??Ｆｉｇ．２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ?ｍｕｄ??ｉｎｒｕｓｈ??表２．２突水突泥致災(zāi)構(gòu)造的基本地球物理模型參數(shù)取值表??Ｔａｂ．２．２?Ｔａｂｌｅ?ｏｆ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ｗａｔｅｒ?ａｎｄ??ｍｕｄ?ｉｎｒｕｓｈ??隧道圍巖?斷層?溶洞??波速（ｍ／ｓ）?３５００－６５００?１０００－３０００?１０００－３０００??介電常數(shù)?１？１０?３０－８１?３０－８１??電阻率（ｉ＞ｍ）?＞１０００?１－１０００?１－１０００??通過建立的突水突泥致災(zāi)構(gòu)造地球物理模型，賦予相應(yīng)的地球物理參數(shù)可以??進行多地球物理方法的正演模擬。改變致災(zāi)構(gòu)造的位置ｄ、傾角ｃｘ、尺寸相關(guān)參數(shù)??（如厚度ｗ）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]隧道突水突泥致災(zāi)構(gòu)造分類、地質(zhì)判識、孕災(zāi)模式與典型案例分析[J]. 李術(shù)才,許振浩,黃鑫,林鵬,趙曉成,張慶松,楊磊,張霄,孫懷鳳,潘東東. 巖石力學與工程學報. 2018(05)
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[4]基于改進后向投影算法的地質(zhì)雷達探測巖體裂隙的成像方法[J]. 李堯,李術(shù)才,劉斌,徐磊,張鳳凱,聶利超. 巖土工程學報. 2016(08)
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[6]核磁共振與瞬變電磁三維聯(lián)合解釋方法[J]. 李貅,劉文韜,智慶全,趙威. 地球物理學報. 2015(08)
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[8]用于地鐵盾構(gòu)區(qū)間孤石探測的三維電阻率跨孔CT方法研究及物理模型試驗[J]. 劉征宇,李術(shù)才,劉斌,王世睿,陳磊,聶利超,范克睿. 巖石力學與工程學報. 2015(12)
[9]我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 洪開榮. 隧道建設(shè). 2015(02)
[10]三峽庫區(qū)典型巖溶隧道突涌水災(zāi)害防治與應(yīng)用[J]. 李術(shù)才,石少帥,李利平,陳軍,許振浩,周宗青,袁永才. 巖石力學與工程學報. 2014(09)
博士論文
[1]隧道施工不良地質(zhì)跨孔雷達超前探測方法與工程應(yīng)用[D]. 李堯.山東大學 2017
[2]隧道施工不良地質(zhì)三維地震波超前探測方法及其工程應(yīng)用[D]. 宋杰.山東大學 2016
[3]基于電阻率法與激電法的隧道含水地質(zhì)構(gòu)造超前探測與突水災(zāi)害實時監(jiān)測研究[D]. 劉斌.山東大學 2010
[4]巖溶隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報方法研究[D]. 葉英.北京交通大學 2006
[5]圓梁山隧道巖溶突水機理及其防治對策[D]. 劉招偉.中國地質(zhì)大學 2004
[6]三維電阻率/極化率有限元正演模擬與反演成像[D]. 黃俊革.中南大學 2003
碩士論文
[1]瞬變電磁三維建模及軟件開發(fā)[D]. 曾友強.長安大學 2016
本文編號：2906187
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