瞬变电磁三维成像技术在地质预报中的应用

传统的瞬变电磁隧道超前地质预报解释成果图一般为视电阻率断面二维等值线图,但三维成像相比于二维成像要显得更加直观,信息量更加丰富,解释更加全面,可以提高瞬变电磁超前地质预报解释精度.因此,拟采用三维曲面延拓方法对瞬变电磁三维成像技术及其在隧道超前地质预报中的应用情况做一些探讨性研究.首先,从原理上阐述了三维曲面延拓成像方法,然后通过实例分析三维延拓成像的超前地质预报中的技术特点及其应用效果分析.最后,总结出相应的结论和规律,以此来指导瞬变电磁在隧道内的超前地质预报工作,不断提高瞬变电磁探测的精度及准确度.     

TBM隧道综合超前地质预报及其在阳灵隧道的应用

超前地质预报对于实现隧道施工的信息数据化,灾害防治的有效化,施工支护的经济化等方面具有不可代替的作用。对比分析钻爆法中的超前地质预报方法在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)特定的施工环境下使用的有效程度,提出综合“长短距离、物探钻探、声波电磁、重点平时”的TBM隧道施工下的超前地质预报体系的构想,并基于水平声波剖面法(horizontal sonic profiling, HSP)声波反射法、钻孔过程监测系统(drilling process monitoring, DPM)超前钻探、瞬变电磁仪等方法,利用三维正演计算的理论研究,进而压制了单一超前地质预报方法的多解性和误差叠加性,从而提高预报的精确度和可靠性。基于本研究的电磁响应规律以及去除电磁干扰研究,指导宜兴阳灵隧道瞬变电磁法的实际工程应用,并对预报结果进行总结对比,从而为今后工程提供借鉴参考。     

TBM隧道综合超前地质预报及其在阳灵隧道的应用

超前地质预报对于实现隧道施工的信息数据化,灾害防治的有效化,施工支护的经济化等方面具有不可代替的作用。对比分析钻爆法中的超前地质预报方法在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)特定的施工环境下使用的有效程度,提出综合“长短距离、物探钻探、声波电磁、重点平时”的TBM隧道施工下的超前地质预报体系的构想,并基于水平声波剖面法(horizontal sonic profiling, HSP)声波反射法、钻孔过程监测系统(drilling process monitoring, DPM)超前钻探、瞬变电磁仪等方法,利用三维正演计算的理论研究,进而压制了单一超前地质预报方法的多解性和误差叠加性,从而提高预报的精确度和可靠性。基于本研究的电磁响应规律以及去除电磁干扰研究,指导宜兴阳灵隧道瞬变电磁法的实际工程应用,并对预报结果进行总结对比,从而为今后工程提供借鉴参考。     

地下工程施工超前地质预报系统研究

介绍一种新型的地下工程超前地质预报方法与系统。该系统采用“角度＋位置偏移的联合体系”进行空间多分量、多波超前地质预报。它利用三维的空间排布、多达256通道的数据采集、多震源点位置偏移,进而构成在隧道掌子面前方高密度的三维数据结构体。通过对三维数据结构的一系列处理分析形成三维空间地震波的各种图形图像,最终计算岩土体多种力学参数,从而实现对隧道及地下工程前方地质情况的判译、预报。并结合在隧道及地下工程的应用实例说明三维空间地震勘探在地下工程超前地质预报的广泛用途。     

综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用研究

为预防隧道施工过程中发生相关地质灾害,超前地质预报技术越来越多地应用到隧道的建设过程中。以某隧道项目预测为例,针对高风险段复杂多变的地质情况,综合利用高密度电阻率法、隧道地震预报TSP法、TRT6000隧道超前地质预报系统及地质雷达等多种方法进行探测,对预报结果进行了详细论述。最终提出需采用地面与地下结合、"长短结合"等优势互补的综合超前地质预报技术,才能为隧道施工方案制定和实时的设计参数动态调整提供可靠的依据。     

岩溶隧道综合超前地质预报方法与工程应用

基于岩溶隧道施工中易发生突水、突泥(涌砂)和塌方等安全事故,造成人员伤亡、经济损失和隧址区水文地质环境破坏等情况,依据不同超前地质预报方法优缺点和适用范围,提出了针对突水、突泥、断层破碎带、岩溶、围岩类别及稳定性的综合超前地质预报方法,建立了宏观超前地质预报、长期超前地质预报、短期超前地质预报、地质灾害临近预报的多步预警预报体系,预报体系在沪蓉西高速齐岳山隧道等工程中得到了成功应用.     

隧道施工中“长短结合”地质预报

介绍了长距离超前预报和短距离超前预报,基于TSP法和地质雷达法原理分析了两种方法的优缺点。提出了以长距离超前地质预报为主,并结合地质情况以短距离超前地质预报为辅的地质预报方法,在某隧道施工应用中效果显著。     

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。     

组合爆破法TSP超前地质预报研究

为同时提高TSP隧道地震波超前地质预报距离和精度,采用组合爆破法改进了原TSP超前地质预报信号触发方式,提出了激发孔中心距经验公式.选用延时误差为几微秒或零点几微秒的瞬发雷管,引进延时测量仪测量雷管起爆延时,可有效减少地震波信号走时误差,提高预报准确度.采用组合爆破法可同时获得高能量与高频率的地震波信号,使超前地质预报在距离和精度两方面均得到了提高.该方法在宜万铁路云雾山隧道、沪蓉西高速齐岳山隧道和龙潭隧道得到了成功应用.     

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.     

TRT隧道地质预报技术研究进展

湖北省交通运输厅科技项目——TRT技术在公路隧道施工地质预报中的应用研究,主要内容是对TRT（Tunnel Reflection TomoGraphy）隧道地质预报技术进行系统分析研究,包括TRT技术的数据采集过程、数据处理原理、资料解释等方面进行分析研究,提出优化建议与措施,提高该项地质预报技术的可靠性与准确度.     

音频大地电磁在铁路隧道工程勘察中的应用

对于长大深埋铁路隧道的工程地质勘察,音频大地电磁（AMT）已经成为日前最为行之有效的物探勘察手段之一。音频大地电磁（AMT）测深法利用天然电磁场信号为场源,观测天然电磁场的时间序列信号,然后将时间序列数据转化为频率域数据,进而计算出每个频点的电阻率值和相位阻抗。野外采集的时间序列原始数据,经过Robust处理和带地形的二维反演,能真实反应地下的地质信息。通过近几年在青海某铁路隧道等工程的应用,取得了较好的效果。     

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。     

两河口长隧道独头掘进压入式施工通风三维数值模拟

两河口公路隧道埋深大且无条件修建斜竖井,只能独头掘进3 000余m,施工通风问题突出.基于CFD理论,对压入式通风气流运动采用三维紊态RNGk-ε湍流模型进行三维数值模拟,得到了施工期隧道内流场和浓度场随时间在洞内的分布变化规律.研究表明,掌子面附近为回流区,风流结构复杂,回流区以外风流分布逐渐稳定;爆破后的有害气团在隧道内是一个动态“移动”和“扩散”的过程,这个过程中有害气团从爆破掌子面逐渐扩散,并被稀释和排出隧道.同时,在3种工况下,根据CO的进入浓度和允许浓度对工作人员的进洞时间进行了研究.     

瞬变电磁预报方法在胶州湾海底隧道穿越F1-2含水断层中的应用

瞬变电磁法对低阻体反应灵敏,是预报含水体较为有效的手段,所以利用瞬变电磁法对胶州湾海底隧道F_1-2含水断层进行探测,排除信号采集和数据处理中的各种因素,通过对所处理结果的分析,判定了F_1-2含水断层破碎带规模与位置,围岩风化程度、含水断层裂隙水发育情况,为超前预注浆加固提供了有效的地质信息。结合超前探孔、开挖后进行的地质编录,验证了本次瞬变电磁地质预报的准确性与有效性,对海底隧道含水断层的超前地质预报具有一定的借鉴和指导作用。     

隧道综合超前地质预报技术及其工程应用

针对岩溶隧道单一超前预报方法预报结果与实际开挖揭露情况偏差较大的问题,提出采用隧道综合超前地质预报技术来提高对不良地质体预报的准确率,即采用宏观地质分析法、TSP地震波法、地质雷达法、掌子面围岩预判以及超前钻探相结合的方法,充分发挥各种预报方法的优势并进行相互补充和印证,提高不良地质体超前地质预报精度。 研究成果成功应用于利万高速谋道连接线齐岳山隧道的超前地质预报工作,避免了人员伤亡与财产损失。 以里程桩号GK0+708~GK0+720段范围内大型充水夹泥溶洞预报为例,详细阐述了综合超前地质预报的流程,并根据预报结果进行相应的处治措施,避免了溶洞塌方突泥等地质灾害的发生。 研究结果对类似岩溶地区的超前预报提供了参考和借鉴。     

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。     

随机向量独立性检验的研究

现有的二维随机向量（X,Y）独立性检验方法都以假设X和Y相互独立为原假设进行检验,具有保护原假设的倾向,即更容易得到接受＂两个变量相互独立＂的结论.在＂两个变量不相互独立＂为原假设的基础上,利用分布函数的Kolmogorov距离构建了一种检验方法,使得能够控制将＂X和Y不独立＂错判成＂X和Y相互独立＂的概率.数据模拟表...     

随机向量独立性检验的研究

现有的二维随机向量（X,Y）独立性检验方法都以假设X和Y相互独立为原假设进行检验,具有保护原假设的倾向,即更容易得到接受＂两个变量相互独立＂的结论.在＂两个变量不相互独立＂为原假设的基础上,利用分布函数的Kolmogorov距离构建了一种检验方法,使得能够控制将＂X和Y不独立＂错判成＂X和Y相互独立＂的概率.数据模拟表明,该方法能更好地区分不独立的随机变量.     

基于随机共振原理的自适应检测系统设计

针对大参数信号随机共振检测存在效率性和精确性不足的问题,该文提出对随机共振系统联合应用的新思路,并建立了未知信号幅度与随机共振系统参数a的匹配关系,使自适应随机共振系统参数选择范围有效缩减。最后用SNR对此种方法做出整体评估,构建出检测系统。结果表明通过联合随机共振方法和自适应系统参数最大值确立两层优化后,可得到更贴合实际应用的自适应随机共振检测系统。