一种三维隧道地质超前预报新方法的研究与应用

目前,各类隧道地质超前预报技术在隧道开挖过程中发挥着巨大作用,首先简要阐述了隧道地质超前预报发展概况及存在问题,然后基于自主研发的AGI-T3三维隧道地质超前预报系统,较详细地介绍了隧道地质超前预报三维观测系统设计方法;根据掌子面前方反射波信号特征(负速度),应用"F-K"二维速度滤波方法提高信噪比;基于地震波共反射面元(CRS)叠加和偏移成像原理实现隧道地质三维成像。最后通过数值模型和工程实例,分析验证了仪器信号采集和成像方法的正确性和实用性,为隧道的超前探测和预报工作开辟了一条全新、有效、简洁高效的途径。     

TSP在岩溶区山岭隧道预报中的应用研究

岩溶隧道水文和工程地质条件复杂多变,难以在勘察阶段探明可能引发施工期地质灾害的不良地质体的具体位置、规模和性质,为了避免因盲目施工而造成的突水、涌泥和塌方等事故的发生,迫切需要对施工期的隧道超前地质预报进行研究,TSP隧道地震预报系统可以有效预报掌子面前方100～150m以内地质体的位置、规模和性质．采用TSP超前地质预报技术对岩溶隧道进行探测,并对多个成功预报实例进行深入分析,归纳了溶洞和暗河等在TSP中的具体反映,总结出洞穴和暗河的判识规律,对类似地质奈件下的超前地质预报工作具有一定的指导意义．     

TSP在岩溶区山岭隧道预报中的应用研究

岩溶隧道水文和工程地质条件复杂多变,难以在勘察阶段探明可能引发施工期地质灾害的不良地质体的具体位置、规模和性质. 为了避免因盲目施工而造成的突水、涌泥和塌方等事故的发生,迫切需要对施工期的隧道超前地质预报进行研究. TSP隧道地震预报系统可以有效预报掌子面前方100～150m以内地质体的位置、规模和性质. 采用TSP超前地质预报技术对岩溶隧道进行探测,并对多个成功预报实例进行深入分析,归纳了溶洞和暗河等在TSP中的具体反映,总结出洞穴和暗河的判识规律,对类似地质条件下的超前地质预报工作具有一定的指导意义.     

TSP203超前地质预报系统在岩溶地区隧道中的应用

现代工程等级在不断提高,隧道地质环境越来越复杂,隧道越来越长,隧道地质超前预报在隧道的开挖中的作用更加凸显,如何选择有效的预报措施对隧道开挖中人员、设备的安全和隧道的支护具有重要的意义。TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪,专门为隧道超前地质预报而设计的,该系统从数据采集,处理和成果评估高度智能化,采用该系统可以预报隧道工作面前方100m左右围岩地质体的性质,位置和规模,并可推算出岩石物理力学参数,为确定合理的支护参数提供依据,确保隧道施工安全和质量。目前,在国内外得到了良好的应用。本文将主要结合新建铁路昆明至河口线玉溪至蒙自段超前预报实例探讨TSP203隧道地质超前预报系统在岩溶地区隧道中的勘探理论和应用。     

高速公路岩溶隧道综合超前地质预报研究

岩溶地区隧道等地下工程施工过程中,对掌子面前方不良地质体的发育情况进行准确及时预报,是当前隧道设计施工中亟待研究与解决的关键问题.本文首先总结分析了各种常用的超前地质预报方法的优缺点,在岩溶隧道中继承、发展前人超前地质预报的思想;然后重点介绍和分析了成功的隧道超前地质预报工程实例.在坚持长短结合、地质与物探结合、合理搭配、贯穿全程的基本原则下,综合超前地质预报技术和方法能很好地预报掌子面前方岩溶的位置、规模、形态和填充情况,验证其适合复杂地质条件下岩溶隧道的超前地质预报工作.此工作对岩溶地区高速公路隧道超前地质预报工作提供一定的帮助和指导.     

TSP-203系统在隧道超前地质预报中的应用

介绍了TSP-203系统的工作原理及资料分析解释的基本依据。该系统能长距离预报隧道施工前方的地质变化：如断层破碎带、软弱岩层及其他不良地质地段,其准确预报范围为掌子面前方100-150 m;在大多数岩层结构中,它的有效预报范围可达100 m（以隧道掌子面为基准）,在坚硬的岩层中甚至可高达200 m,能够为隧道施工方提供可靠的地质资料,指导隧道安全施工。在总结大量公路隧道超前地质预报工程项目的实践经验的基础上,通过工程实例说明该系统在隧道超前地质预报中的应用效果。     

TSP203超前预报技术的缺陷与TST技术的应用

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中,目前TSP203技术在中国的用户较多,它采用一维观测系统,获得的地震资料是零偏移距反射道集,不能准确确定掌子面前方围岩的波速分布,也不能准确推定反射地质界面的位置和力学性状,造成很多漏报和误报,亟待改进。作为改进对策,TST隧道超前预报技术采用二维和三维观测系统和偏移成像处理技术,利用不同偏移距的共散射点道集,同时利用走时和振幅等运动学和动力学信息,准确确定掌子面前方围岩速度分布、反射地质构造的准确位置和界面两侧围岩力学性状的差异,具有坚实的物理基础,克服了TSP203技术的缺陷,大大地提高了超前预报的准确性和可靠性,降低了预报的风险。     

巷道前方地质构造MSP法超前探测技术与应用研究

巷道前方地质构造超前探测是地下工程施工的技术关键和技术难题,利用地震反射波探测技术,采用巷道多次覆盖观测系统采集地震数据,通过能量合成与分解、波场分离、偏移叠加等处理技术,形成矿井地震波超前探测技术(Mine Seismic Prediction即MSP技术),在巷道迎头空间进行全方位的数据采集与处理,可获得巷道探测方向的各种有效的反射波组,该波组与前方的地质界面具有很好的对应性。数值模拟、室内超声波实验与现场探测实验表明,MSP探测技术可以解决巷道前方300m以内的各种地质构造预报。     

基于超前预报信息的隧道围岩分级及工程应用研究

针对目前我国隧道和地下工程围岩分级方法存在的工作量大、耗时长,且围岩分级无法反映掌子面前方岩土体信息等问题,基于隧道和地下工程施工中进行的超前地质预报获得的掌子面前方一定范围内围岩的地质特征信息,以岩石的回弹强度和隧道掌子面岩土体的状态定量评价指标代替岩石的饱和单轴抗压强度及隧道地应力状态评价指标,综合考虑掌子面岩土体节理延展性的定性评价指标,提出了基于超前地质预报信息的隧道和地下工程围岩分级新方法.结合东北某隧道施工期围岩分级的实践,验证了提出的基于超前地质预报信息的隧道和地下工程围岩分级新方法的合理、可行性,指导了该隧道的施工,确保了工程的安全施工.     

综合超前地质灾害预报方法在椿树垭隧道中的应用

由于地质条件的复杂性,隧道工程在开挖过程中面临着断层、溶洞、涌水、涌泥等各种地质灾害。隧道超前地质预报能够探测隧道前方不良地质条件,优化隧道开挖和支护设计方案,确保工程安全快速施工。但目前各种预报方法都有其不足之处。单一预报方法预报精度较低,不能保证安全施工要求。隧道综合超前预报方法能发挥多种预报手段的优点,提高预报精度,当预报方法与地质条件相适应时更是如此。结合椿树垭隧道工程实际,采用工程地质调查分析、TSP、GPR等手段进行综合超前地质预报,并通过与开挖情况对比,分析综合超前地质预报系统的合理性,同时提出改进意见,为相关工程提供借鉴。     

井地密集阵列三维电阻率服化率观测方法的理论模型研究

阐述了井地密集阵列三维电阻率／极化率观测系统及观测方法,并采用有限单元法正演相关模型,分析其二维断面和三维空间异常特征。二维与三维视电阻率、视极化率异常形态对比表明,井地密集阵列三维电阻率／极化率观测系统在提供大量的观测数据前提下,三维显示的视电阻率、视极化率异常可以有效探测地下地质体位置、电性;通过对不同地质模型异常特征的分析研究,为金属矿勘查中的井中激发极化技术研究提供一些理论依据。     

OpenGL在油气田三维地质模型中的应用

目前,GIS技术已经应用于油气田开发管理。但是现有的GIS技术还不能满足油气田开发中对油气藏三维空间分布状况的描述。因而,可以利用OpenGL技术建立三维地质模型显示模块,并嵌入油气田开发管理地理信息系统中。从而,扩展了GIS在油气田开发管理中的三维空间描述能力。结合实际开发经验,首先主要阐述了如何利用OpenGL建立三维地质模型。然后,介绍如何对三维地质模型进行相应的三维变换。最后描述了如何对三维地质模型颜色进行设置以及怎样计算法线矢量。     

K1区块石炭系卡拉沙依组储层预测

针对K1区块构造复杂,断裂发育,石炭系砂岩平面变化较快,砂泥岩互层,单砂体厚度较薄,地震资料分辨率低等储层预测难点,文章从地震地质特征入手,利用三维地震资料的精细构造解释,以约束稀疏脉冲反演和随机地震反演相结合为主要手段,揭示了卡拉沙依组沉积砂体的厚度及平面展布特征,为石炭系储层油气藏研究提供可靠依据。     

三维可视化技术在含气砂岩储层预测中的应用

三维可视化技术是一种全三维地震资料解释方法,有效地将地质知识应用于地震解释的先进手段,它可以提高解释人员从三维地震中快速获取地质信息的能力。应用帕拉戴姆公司的VoxelGeo三维可视化解释技术,在三维数据体内部直接工作,对研究区块的构造、地层和振幅特征进行综合研究,通过三维快速扫描,调节透明度,进而识别出异常体。在此基础上进行顶底雕刻,获得砂体的厚度变化,从而揭示河流相砂体储集体的空间展布规律。该方法在研究区域的应用效果比较明显。     

突出矿井深部新水平开采瓦斯综合治理模式研究

针对矿井浅部瓦斯治理模式已不能保障深部采区安全高效生产的现状,提出一种适宜矿井深部新水平开采的瓦斯综合治理模式.工作面消突采用底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;底板岩巷布置“一巷多用”,在工作面回采工程中可兼做回风巷、尾抽巷、措施巷;回采工作面采用沿空留巷Y型通风综合治理瓦斯.其中,顺层钻孔预抽本煤层瓦斯,高位钻场顶板走向钻孔抽采裂隙带瓦斯,上隅角、尾巷埋管抽采采空区瓦斯,形成矿井三维立体瓦斯抽采体系.     

TSP超前地质预报异常地震波信号

隧道地震波预报(tunnel seismic prediction, TSP)超前地质预报系统已在国内外多条隧道中成功应用,做为一种应用最为广泛的长距离预报手段,在隧道施工地质预报中发挥了巨大的作用.在TSP数据采集过程中,会遇到复杂多变的围岩和现场条件,采集到的地震波波形也会千差万别.研究了几种常见的异常原始地震波波形特性和成因,并提出采取相应的措施,避免产生和接收异常信号,提高TSP地震波信号质量,为增加TSP数据解译的准确性和可靠性打下坚实的基础.     

综合地质预报技术在隧道施工中的应用

单一隧道施工地质预报方法精度不能完全满足安全施工需要。综合施工地质预报技术与之相比能够更准确的探测掌子面前方地质情况和可能存在的不良地质灾害,对保证隧道安全、快速施工有着重要意义。在对各种施工地质预报方法原理及适用性进行简要分析的基础上,建立以地质调查分析为基础,物探方法为手段的综合施工地质预报体系。以椿树垭隧道为工程实例,选用地质调查分析、真正反射层析成像、红外探水和超前水平钻孔相结合的综合预报方法,取得了良好的效果。为综合施工地质预报技术在相关工程中的应用提供了一些经验。     

探地雷达在隧道施工超前探测中的应用

简要介绍探地雷达应用于隧道施工超前探测中的工作原理,总结探地雷达应用于隧道施工超前探测中的工作流程。以福州绕城高速公路超前探测应用为例,在整个隧道掘进始末,采用加拿大Sonsor＆Software公司生产的EKKOIV低频探地雷达探测,同时结合开挖掌子面详细地质素描等工作综合判定,对开挖掌子面前方围岩进行探测。经开挖跟踪验证,证实探地雷达技术能有效避免隧道内空间狭小、干扰多等不利因素,能快速高效地预报开挖掌子面前方的断层破碎带,准确对掌子面前方围岩类别进行划分,为施工单位合理安排施工作业进度,减少工程隐患提供科学依据。为探地雷达在隧道超施工超前探测中的应用和推广积累一些经验。     

基于时钟变换的复合混沌图像加密研究

为解决一维混沌加密系统密钥空间和安全性差等问题,提出了一种基于时钟变换的复合混沌图像加密方法。该算法使用分段线性混沌映射,k阶Chebychev映射以及一维Logistic映射相复合的方式产生像素位置置乱矩阵和像素值变换矩阵。利用系统时钟变化法,随机改变复合混沌系统的多级初始参数,从而提高了图像信息传输的安全性,达到了近似＂一次一密＂的安全思想。采用MatLab7.0仿真实现。结果表明,该算法具有良好的加密效果且密钥空间较大。