三维瞬变电磁超前探测技术在隧道探水中的应用

富水隧道开挖过程中,隧道掌子面面临突水、突泥等风险,对安全施工威胁很大。目前的地质超前预报技术在探测掌子面前方水害方面仍存在一些问题。鉴于此,文章开展掌子面前方含水构造物理模拟试验,总结瞬变电磁响应规律。试验和实际应用表明:使用多匝小线圈瞬变电磁法探测技术,能够较准确地探测出不同距离上的异常体位置。采用多方向、多角度的三维瞬变电磁数据采集技术,将解释成果三维立体显示,克服了传统瞬变电磁探测成果无法显示异常体空间范围的弊端,有效提高了成果解释的形象性和直观性,为该技术在隧道中的应用和发展提供了新的思路     

聚焦电流法隧道超前探测有限元模拟分析

文章结合聚焦电流法隧道超前探测原理,采用有限单元异常电位法对聚焦电流法隧道超前探测的电场分布进行了计算分析,并通过数值模拟,探讨了不同地电条件下聚焦超前探测的异常特征。结果表明,该方法能直观、明显的反映出掌子面前方不良地质体的位置、形态,避免隧道内金属干扰物对探测结果的影响。     

典型不良地质体地质雷达探测正演试验研究

地质雷达(GPR)作为一种常规探测方法已经被广泛应用在隧道超前地质预报中。由于隧道空间狭小,受洞内施工器具及探测结果多解性的影响,准确预报隧道不良地质体具有的一定的复杂性和难度。基于此,文章利用二维时域有限差分法正演模拟隧道典型不良地质体地质雷达剖面记录,分析了隧道空间不良地质体雷达剖面特征,获取了实测雷达资料解译的理论依据。通过在安江高速公路3座岩溶隧道施工中进行大量地质雷达探测现场试验,并结合施工现场掌子面地质素描资料,成功预报了含水溶洞、空腔溶洞、溶蚀破碎带等不良地质体。该研究提高了地质雷达法在隧道空间内探测不良地质体的精度,为隧道工程施工提供了安全保证。     

瞬变电磁法超前地质预报技术在铜锣山隧道中的应用

瞬变电磁超前预报技术目前是国内正在积极探索的一种较为先进的隧道超前预报技术.文章以瞬变电磁法在我国垫邻高速公路铜锣山隧道中的应用为例,介绍了瞬变电磁超前地质预报的方法及原理,并结合开挖实际情况进行对比,初步评价了瞬变电磁法的适用性,并对以后瞬变电磁法技术工作的开展提出了建议.     

瞬变电磁法超前地质预报在晋城至济源高速公路天井关隧道施工中的应用

要在隧道及地下工程前期勘察阶段准确无误地掌握其工程状态、特征,并防止可能引发的不良地质灾害几乎是不可能的,因此,必须在施工中结合地质超前预报工作对其进行分析。将瞬变电磁仪用于隧道地质超前预报是一种正在发展和探索中的综合技术,本文介绍了瞬变电磁仪在隧道工程中的工作原理和方法,及其在晋城至济源高速公路天井关隧道施工中的应用成果。     

车载瞬变电磁探测近距离含水异常体的仪器选择和线圈布置北大核心CSCD

高速铁路运营隧道中与地下水有关的病害占比越来越高,亟需快速而精准的病害检测技术。利用车载瞬变电磁法检测运营隧道衬砌背后5~10 m内的含水异常体是一项全新的技术实践。鉴于隧道中含水异常体的特殊性,文章首先采用数值模拟方法对不同类型的含水异常体进行电磁特征研究,其次针对含水异常体的分布问题开展了数值模拟,最后针对数值模拟缺失的线圈电磁响应进行了物理模型试验。在试验中,通过对比不同的瞬变电磁仪器,验证了现有仪器对近距离含水异常体探测的可行性;并验证了异常位置变化时,近距离车载瞬变电磁探测系统的有效性。     

一种基于半空间扫描测量模式的隧道坍腔地质雷达三维成像技术

地质雷达作为一种高效、无损的地球物理探测手段,被广泛应用于隧道地质灾害尤其是隧道坍腔的探测中。由于受环境条件的制约,目前隧道中地质雷达探测方式多以二维反射剖面为主,存在空间探测范围局限性较大的问题。为了在尽量不增加工作量、不降低数据采集效率的前提下,尽可能的提高地质雷达的空间探测范围,文章提出了一种基于半空间扫描测量的探测模式,通过对三维数据体的反演实现了隧道掌子面半空间区域30 m范围内的全方位3D成像。通过基于CPML吸收边界条件的三维FDTD数值模拟分析以及对接收信号的频谱分析,验证了该方法的有效性。将该方法应用于河北省荣成—乌海高速公路营尔岭隧道右洞坍腔检测中,成功探测到里程K103+607～K103+567区域内隧道顶部的坍腔危害。此外,将三维地质雷达探测结论与三维地震地质超前预报结果进行交叉验证,吻合效果良好。     

综合地质预报方法在铜锣山隧道施工涌水预报中的应用

在富水隧道施工过程中,常突发涌水、突泥等工程地质灾害,对施工安全危害极大。工程实践表明,单一的地质超前预报方法造成漏判、误判严重,难以确保隧道施工安全。文章结合铜锣山隧道工程地质条件,提出采用综合地质超前预报技术对铜锣山隧道施工涌水进行地质超前预报,充分发挥TRT法、瞬变电磁法和超前水平钻法技术的各自优势。工程应用效果表明,该种组合的综合地质超前预报技术为该隧道施工决策提供了有效的地质参考依据,在一定程度上避免了隧道涌水、突泥等地质灾害的发生。     

长大深埋隧道超前地质预报软件开发

采用人工神经网络技术、模糊-层次综合评判等非线性智能科学技术,并应用数据库技术和软件工程技术,集成开发了长大深埋隧道超前地质预报软件系统(TGP-CAS).本软件的功能包括:能够预报隧道基本地质条件;预测岩爆、大变形、塌方等施工地质灾害;查询TSP、GPR等物理超前探测成果;综合查询设计期、施工期地质信息和超前地质预报信息,并生成综合预报初步结论;结合地质信息和物理探测信息综合预测岩体破碎程度等隧道不良地质情况.     

齐岳山隧道施工中物探与钻探的应用比较研究

在岩溶山区隧道工程的施工过程中,地质超前预报是重要的施工工序,以宜万铁路齐岳山隧道为例,研究了基于地震波理论的TSP203探测设备的应用方法和目前在国内外水平钻探领域功能最完善的RPD-150多功能地质钻机的应用方法;分析比较了地球物理探测和地质钻探方法在隧道地质超前预报中的特点,提出了岩溶山区隧道地质超前预报技术方法的应用原则.研究结果表明:TSP203地质预报系统探测、解译距离远,分辨率高,系统智能化程度高,数据记录基本采用自动记录系统,试验过程简单,对施工影响较小,但是整个系统数据记录与分析比较单一、公式化;RPD-150C多功能钻机系统具有探测准确、探测结果受外界影响小等优点,但是数据分析往往不能对有些数据和图形进行量化,只能作出定性的分析.从而得出结论,RPD-150C多功能钻机系统与TSP203地质预报系统有很大的互补性,综合两种手段,可以及时预测预报到大部分地质不良地段,为隧道工程的施工奠定基础.     

综合超前地质预报在新铜锣山隧道中的运用

南渝高速公路铜锣山隧道穿越煤层、采空区、巨型断层带,地质条件极为复杂,施工中极易发生煤与瓦斯突出、突涌水等危险。由于常规预报方法技术都有其适用条件和优缺点,任何单一方法均难以对掌子面前方地质情况作出准确判断,因此在铜锣山隧道施工中采用了综合超前地质预报技术,结合真反射层析成像(TRT)、瞬变电磁(TEM)、地质雷达(GPR)等多种方法的探测结果,通过多参数相互映证获取了掌子面前方的围岩及地下水赋存情况。该技术为隧道施工安全提供了及时预警,取得了良好的预报成果,为隧道施工方案制定和设计变更提供了可靠的技术依据。     

超前地质预报技术在隧道施工中的组合及应用

在复杂地质条件下的隧道施工过程中,富水构造、断层破碎带及蚀变带等不良地质不仅制约了隧道正常施工,且在不同程度上影响着隧道的施工安全。本文选用“地质调查法?+?TSP?+?瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method,TEM）?+?地质雷达法?+?超前钻探”综合地质预报方法对侵入岩地区的某隧道开展综合地质预报,分析了掌子面工程地质与水文地质条件,为该隧道前方掌子面安全施工提供了可靠的地质资料支撑,具有十分重要的现实意义。     

隧道超前地质预报多源地震干涉法成像结果影响因素研究

多源地震干涉技术是近年来在地球物理领域新发展的一种探测方法。在隧道超前地质预报中,由于该方法能够直接利用爆破开挖或TBM滚刀破岩所产生的地震波对前方地质情况进行预测,既不影响隧道施工,又降低预报成本,因此具有广泛的应用前景。但由于实际震源的复杂性以及隧道施工环境对数据采集质量的影响,增加了地质预报成像的难度。文章基于数值模拟手段,对该方法在TBM施工及钻爆法施工环境下的理论效果进行了模拟,在此基础上主要对采集时长、震源激发延迟时间、震源点及接收点的位置分布等因素对成像结果的影响进行了研究。模拟分析结果能够为该方法的实际应用起到指导作用。     

基于多源地震干涉法的隧道超前地质预报技术数值模拟研究

目前的隧道超前地质预报方法预报距离短、测试频率大,增加了测试风险和施工风险;同时,由于各种方法对测试环境要求的差异,造成准备工作繁琐,占用了较长的施工时间,影响了正常施工。文章将地震干涉技术应用到隧道超前地质预报中,提出了基于多源地震干涉法的隧道超前地质预报新技术,该技术以隧道一端开挖爆破作为震源,在隧道另一端接收信号,通过相关处理成像,实现对隧道未开挖部分的一次性预报。文章采用有限差分法实现了该预报方法的数值模拟,模拟了岩溶、断层两种不良地质体模型,准确预报出了溶洞、断层,验证了该预报方法的有效性和准确性。     

综合地质预报技术在宜万铁路大支坪隧道F5断层预报中的应用

文章主要介绍宜万铁路大支坪隧道F5富水断层综合超前地质预测预报技术的实例应用,采用TSP203物理探测、地质雷达探测和水平超前探孔验证等手段,探明该断层水文地质、岩溶发育规模等地质特征,取得了明显的效果,为下一步施工方案制定及隧道结构优化设计提供了可靠的地质资料.     

阵列式HSP隧道地质预报技术及其应用

阵列式水平声波剖面法(HSP)隧道地质预报技术,是一种在隧道施工中采用锤击、电火花等为激发震源探测隧道施工掌子面前方不良地质体(带)的新型超前地质预报方法。文章在介绍阵列式水平声波剖面法隧道地质预报技术基本原理、数据处理软件、仪器及测试布置的基础上,通过阵列式水平声波剖面法在溶洞、破碎带和断层探测预报中的实际应用,总结了阵列式水平声波剖面法的技术优势。     

综合超前地质预报在长乐山隧道施工中的应用

在岩溶地区修建隧道过程中,经常遇到突水、突泥等地质灾害。为了规避地质灾害的发生、减少其对隧道施工运营造成的损失,通常要投入大量的隧道超前地质预报工作。文章在进行水文、地质、地貌研究的基础上,提出了运用岩溶地质学原理对隧道岩溶发育情况进行定性预测,划分重点预报地段、选择合适的物探方法或物探组合模式、有的放矢地进行综合超前预报的观点;以长乐山隧道为工程背景,采用了岩溶地质定性预测+地震波法探测+地质雷达探测的超前预报模式,取得了良好的效果,验证了综合超前地质预报的有效性、经济性。     

综合超前地质预报技术在复杂地质隧道的应用分析

针对单一超前预报技术提供的预报信息有限,无法满足隧道复杂地质段超前预报需求的问题,文章以象来路下田隧道为例,采用地质调查法为基础、TSP法为主、地质雷达法为辅、超前地质钻探法为补充手段的综合超前地质预报技术,对隧道开挖掌子面前方的不良地质体进行了准确预报,所采用的综合地质预报技术可供类似工程借鉴。     

TSP超前地质预报在龙里二号隧道的应用

文章阐述了TSP超前地质预报的原理与主要内容,并结合龙里二号隧道施工实例,介绍了TSP超前地质预报在隧道施工中的应用技术。通过将预报成果与实际开挖围岩类别进行对比分析,验证了TSP超前地质预报结果的准确性。     

基于属性识别理论的隧道施工超前地质预报可靠性分析

超前地质预报技术是探测隧道开挖掌子面前方不良地质、降低施工风险的一项重要技术措施。为确保超前地质预报技术探测的地质信息可靠、准确,文章建立了基于属性识别理论的隧道施工超前地质预报可靠性评价模型,在综合分析预报可靠性影响因素的基础上,从预报方案、预报作业人员、预报设备、预报环境、预报管理5个方面考虑,选取综合预报方法数量、作业人员从事预报工作时间、预报设备维护频率、与预报无关设备及人员数量、预报管理合理性作为评价指标,对各影响因素评价指标进行定性与定量描述,并对其进行等级划分;对于预报可靠性评价模型中各指标权重的确定,采用简单关联函数法来确定各评价指标所占权重;通过现场跟踪调查获取的各评价指标值及构造的属性测度函数计算隧道预报区段的单指标属性测度与综合属性测度,进而应用置信度准则对隧道预报区段的预报可靠性进行评价;最后通过工程实际应用表明属性评价结果与现场实际预报的可靠性情况一致。