基于瞬变电磁仪的公路隧道施工超前地质预报

本文应用瞬变电磁仪对贵州省水盘高速大营脚隧道进行超前地质探测,准确预报其岩溶、富水地质段,并结合隧道内掌子面地质观察,对隧道初期支护参数提出修正建议,确保了隧道的安全施工。     

三维转角瞬变电磁超前地质预报探测技术在隧道中的应用

介绍了三维瞬变电磁预报探测技术的工作原理、转角探测方式及三维探测的反演计算,并将该方法用于某铁路杨柳隧道富水段的探测。应用结果表明:1)三维瞬变电磁作为一种超前地质预报方法,可解决隧道穿越岩溶、富水构造、断层破碎带等不良地质体的施工围岩预报难题; 2)三维转转角探测对隧道开挖轮廓线以外的异常体能有效探测,减少了平移探测隧道支护钢架背景场干扰,提高了探测的安全性; 3)提供三维异常体的“定量”空间展示成果和为隧道安全施工提供数据支撑; 4)该方法适用于富水隧道的地下水“定量”超前地质预报探测。     

专家系统在瞬变电磁反演中的应用

通过教．值模拟计算得到隧道前方富水溶洞和含水断层的瞬变电磁响应,以正演计算模型参数及响应为专家样本,以VB为开发工具,开发出数据库反演专家系统。以Matlab为开发平台,编程建立了神经网络专家系统。将LSSVM函数加载到Matlab中,编程实现了LSSVM专家系统。3种专家系统在实际工程中的应用表明：瞬变电磁法探测隧道前方含水异常体地电结构时,采用专家系统进行反演,反演精度是能够满足工程需要的。     

瞬变电磁法在隧道超前探测中台车干扰校正技术研究

利用瞬变电磁法隧道超前探测掌子面前方水害时,为消除施工台车的影响,研究台车与线框不同位置的瞬变电磁响应曲线特征及规律,获取了干扰校正系数及拟合曲线,结果表明,随着台车与线框间距的不断增大,台车的干扰逐渐变小,当二者间距大于30 m时,响应曲线特征趋于一致,这一结论解决了隧道中采用瞬变电磁探测水害时,施工台车信号无法去除的难题,提高了隧道瞬变电磁超前水害探测数据的可靠性。现场试验表明,通过干扰校正后的瞬变电磁成果,对水害的判读更准确,获取的水害地层信息更真实。     

基于ANSYS的瞬变电磁法数值模拟

在隧道中进行瞬变电磁法探测时,二次感应场还受到掌子面后方围岩的影响,使得隧道全空间瞬变电磁场正、反演比大地半空间更困难。论文利用有限元分析软件ANSYS对在隧道中进行瞬变电磁超前地质预报时瞬变电磁场进行了数值模拟计算,并将计算结果与物理模拟结果进行比较,表明了利用该法在隧道中进行瞬变电磁超前地质预报正演计算的可行性。     

EH4电磁测深法在隧道断层勘察中的应用

断层是影响隧道稳定的不良地质现象，EH4电磁测深法工作频率在10Hz～100kHz，其探测深度大，本文应用EH4电磁测深法探测埋深不同的隧道，断层勘察效果较好，探明了断层的宽度、倾向、倾角等地质要素，其探测结果可指导隧道设计并对开挖过程中的灾害进行预防和提前处理。     

瞬变电磁法对隧道含水不良地质体的探测规律

瞬变电磁法是一种对水体较为敏感的预报方法,为探索瞬变电磁法对探测隧道含水不良地质体的探测规律,通过现场大量瞬变电磁法探测实例,总结其对涌水通道、含水溶洞、含水裂隙的反应规律,以及后方低阻体对探测的干扰影响.结果表明,当探测前方存在含水通道时,视电阻率等值线会在其含水通道所在区域明显降低,且呈条带状分布,条带宽度与管道分...     

岩溶隧道瞬变电磁三维超前探测技术研究

针对岩溶发育地区隧道开挖时现有地质预报技术对岩溶突水较难做出准确预测的问题,设计出大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测技术。依据岩溶发育特点,采用数值模拟方法对隧道掌子面前方25 m和50 m处不同体积富水溶洞进行模拟,研究掌子面前方不同距离和规模的低阻异常体瞬变电磁响应特征。基于数值模拟结果,在张吉怀铁路古丈隧道岩溶发育段进行探测验证,结果表明： 1）溶洞模型在二维视电阻率等值线断面图上25 m和50 m处形成闭合、视电阻值小于60 Ω·m的低阻区,低阻区与设计的模拟体的位置和范围一致; 2）大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测三维显示结果与现场实际揭露情况基本吻合,采用该技术能够准确预报掌子面前方17~30 m、隧道两侧20 m到隧道中轴线的充泥含水溶洞。     

瞬变电磁法在公路隧道地下水预报中的应用

针对某高速公路隧道掌子面临近富水断层F4-3的地质背景，为探明掌子面前方地下水发育情况，利用瞬变电磁法开展超前地质预报工作。通过多测线、多方位的探测方式，综合分析各方位测线的探测结果，预报掌子面前方地下水的发育段落及空间分布情况。预报结果表明： 1）YK90+755~ +811段地下水发育； 2）YK90+755~+811段富水部位主要位于开挖方向的左右两侧。最后通过超前钻孔验证，瞬变电磁探测富水区域和超前水平钻孔探测出水位置基本一致，较准确地预测了地下水的发育段落。实际开挖后富水情况与瞬变电磁预报富水段落及地下水空间分布基本吻合，取得了较好的预报效果。     

岩溶隧道超前地质预报几种主要物探方法的选择与实践

超前地质预报的物探方法有多种,由于岩溶发育空间分布的复杂性和岩溶含水介质充填物的多样性,单一的超前地质预报方法都具有局限性,如何针对岩溶的地球物理特征,选择适用的地质预报物探方法,以提高预报成果的准确度非常必要。通过对TSP法、地质雷达法、瞬变电磁法等超前地质预报主要物探方法工作原理、有效探测距离和地球物理特征等进行分析,论述岩溶隧道超前地质预报方法的理论依据和方法选择。以九景衢铁路何家隧道为例,详细论述施工过程中采用的几种主要超前地质预报方法以及组合方法,通过对比分析,验证和总结几种主要物探方法预报成果的适用性和准确度。实践成果表明： 1）单一的超前地质预报方法都具有局限性,难以应对岩溶隧道的复杂地质条件和施工高风险,需采取“三结合”措施,选取不同的超前预报方法作为组合方法,相互验证。2）TSP法未能对是岩溶还是断层破碎带进行区分,必须结合其他方法,进行对比验证才能区分; TSP法+地质雷达法长短结合探测方法,是一般简单岩溶隧道通用的组合。3）瞬变电磁法在岩溶隧道探测中效果明显,判译解释准确度高,适合大型岩溶强发育地段; 超前水平钻+瞬变电磁法+地质雷达法+水文监测地质预报组合,是复杂岩溶隧道超前地质预报可采用的有效组合。叠加超前水平钻与瞬变电磁剖面图进行分析,能详细分析出岩溶的空间分布和形态特征。     

CFC复频电导法与TEM瞬变电磁法在某隧道中的应用对比

CFC复频电导法与TEM瞬变电磁法是我国目前较为先进的隧道超前探水技术。以CFC与TEM在我国某铁路隧道中的应用为例,简述CFC与TEM的方法原理,并结合开挖实际情况进行对比。试验对比表明,CFC探水技术抗干扰能力更强,探水预报结果更为准确,特别是在电磁环境复杂的隧道。     

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)新技术原理与应用

结合广梧高速公路石牙山隧道及茶岭顶隧道的探测,就可控源音频大地电磁测深(CSAMT)方法对隧道区域断层构造的探测问题进行了分析、研究.说明CSAMT法可用于探测断层产状的发育情况,为分析工程地质问题提供基础性资料,并且可以很好地指导钻探工作的布置.     

瞬变电磁法在隧道裂隙水超前探测中的应用研究

在高地应力富水隧道开挖时,面临高压裂隙水突出的风险,对安全施工威胁很大。通过模拟掌子面前方裂隙水构造,使用多匝小线圈瞬变电磁法探测,能够较准确地探测出不同距离上的异常体位置。在实际应用中,采用多方向和多角度的三维数据采集技术,通过三维成果的立体显示对异常的分布能全面掌握,克服了传统瞬变电磁探测成果缺乏空间展布的弊端,解释成果有效、直观。     

瞬变电磁法在深埋长隧道勘察中的应用研究

介绍了瞬变电磁法(TEM)的原理、特点、工作方法和资料处理。该系统首次运用于云南省的高速公路深埋长隧道勘察中,结合其他手段,成功地解释出了隧道的岩性、地下水及断层破碎带的位置,为划分隧道围岩级别提供了较好的依据,同时也为高速公路深埋长隧道提供了一种新的勘察方法。     

高频大地电磁测深在米仓山特长隧道勘察中的应用

采用高频大地电磁测深法应用于桃巴高速公路的亚洲第二特长隧道――米仓山隧道构造、岩性的勘察,通过与钻探及地质调绘的资料对比,EH4音频大地电磁法可以在宏观上查明深埋隧道地层岩性分界、地质构造(断层、岩溶)及其赋水性,为钻孔布置及隧道设计、施工提供地球物理依据,在深埋隧道勘查中能起到理想的效果。     

高频大地电磁法在慈母山隧道勘察中的应用

慈母山隧道是重庆市城市快速干道之"三横线"的关键节段工程,隧址区地形地质条件复杂,隧道涌突水、断层破碎带、煤系地层与瓦斯成为工程的主要不良地质和施工地质灾害问题.为查明上述不良地质,沿隧道轴线采用高频大地电磁测深(EH-4电导率系统)方法开展地球物理探测,并根据探测结果,圈定了低阻异常区,与隧道施工开挖对比分析表明,发...     

EH4与地震反射法在高速公路长大深埋隧道勘察中的联合应用研究

EH4电磁成像系统是一套目前较先进的电磁勘探方法,具有探测深度大、设备轻、速度快、费用低、精度较高、直观等特点。地震反射法具有探测深度大、对地形要求不高、可划分多层界面、能提供波速、精度较高等特点。文章首次把EH4电磁法与地震反射法联合运用于高速公路长大深埋隧道勘察中,两者结果基本一致,由此成功解译出了隧道的软弱层、地下水及断层破碎带的位置,并划分出隧道的围岩类别,为高速公路长大深埋隧道提供了一种新的综合勘察方法。     

三维电法超前探水技术应用

在简述隧道及巷道掘进前方岩层含水性的超前探测技术及其应用研究现状基础上,分析了瞬变电磁法及直流电法超前探测的优点和不足,重点阐述了三维电法超前探测的原理和三维电阻率层析成像技术,结合实例阐明了该技术的数据采集、数据处理、资料解释、成果分析的过程,揭示了该技术具有受周边环境干扰小、超前探测距离远、能够进行纵向和横向的任意切片、立体显示岩层含水性等特点,得出了该技术具有很强实用性、有效性和推广应用价值的结论。     

川藏铁路昌都至林芝段色季拉山隧道航空物探试验研究

为提高川藏铁路昌都至林芝段的勘察质量和效率,解决地面物探工作效率低无法满足工期需求、危险性高无法满足安全需求、大段空白资料无法满足铁路勘察设计质量需求的问题,对高海拔艰险地段及无人区启用航空物探手段加快地质勘察工作。以色季拉山隧道为试验区,采用航空瞬变电磁法(VTEM)、航空大地电磁法(ZTEM)组合使用、联合反演,开展不同测线间三维反演断面对比、航空物探与地面物探对比、航空物探与深孔验证对比分析。研究表明:1)航空物探应用于铁路勘察在国内乃至国际尚属首次,是工程勘探方法的突破和创新;2)航空物探VTEM和ZTEM联合反演有效探测深度可达2000m,可对主要岩性界线、断层破碎带、富水带进行探测,成果资料吻合较好,基本满足长大深埋隧道的勘探要求,适用于物探人员无法攀越的高寒艰险山区。     

山区公路隧道施工地质预报综合技术研究

以某山区隧道建设为研究对象,对预处理出现的地质灾害进行地质超前预报,结果表明,在使用单一物理进行预报探测时,分析对比实际开挖和地质雷达探测到的深度,要确定是否有水存在,能够通过地质雷达来实现;但要确定含水量的位置以及含水岩层等尚无法实现。周围的环境和条件,是决定隧道当中探测结果的重要影响因素,易造成误判。本工程中,在CK5+506-CK5+516段,将产生不均匀风化岩体的现象,导致围岩缺乏稳定性,此时涌水量将大大提升,甚至造成软弱夹层出现在局部位置; CK5+475-CK5+480段会显示地质雷达的测试结果,出现较强的雷达反射波,具有较大的振幅,预计该段围岩会发生变化,中风化球状岩体较多,具有较大的含水量。在短距离探测范围内,地质雷达对不良地质体的探测较为准确;与实际开挖结果相比,瞬变电磁仪对低阻体的判断较为符合。