【摘要】：盾構(gòu)機(jī)(Tunnel Boring Machine,TBM)以其施工安全高效的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于地鐵隧道建設(shè)中,TBM施工過程中時(shí)常會(huì)遭遇塌方、突涌水、巖爆等工程地質(zhì)災(zāi)害,為地鐵隧道建設(shè)帶來了嚴(yán)重的安全問題與重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,對(duì)TBM前方的地質(zhì)條件進(jìn)行超前探測是非常有必要的。針對(duì)TBM施工環(huán)境下的超前探測難題,本文采用聚焦激發(fā)極化盾構(gòu)超前探測技術(shù),引入生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)算法,對(duì)TBM前方不良地質(zhì)體進(jìn)行二維電阻率反演成像。具體的研究工作如下:(1)針對(duì)隧道鉆孔電法超前監(jiān)測(Bore-tunneling Electrical Ahead Monitoring,BEAM)系統(tǒng)空間分布信息利用率低而不能進(jìn)行成像的問題,對(duì)BEAM系統(tǒng)的激勵(lì)模式和測量模式進(jìn)行改進(jìn),為掌子面前方地質(zhì)狀況的反演成像提供解算條件。(2)建立聚焦激發(fā)極化盾構(gòu)超前探測的有限元正演數(shù)學(xué)模型,并運(yùn)用Comsol數(shù)值模擬軟件對(duì)異常體的大小、形狀、位置、電阻率與測量電壓之間的響應(yīng)特征進(jìn)行正演模擬,為進(jìn)一步的反演成像提供先驗(yàn)信息。(3)針對(duì)線性電阻率反演算法依賴于初始模型以及成像實(shí)時(shí)性差的問題,提出一種基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的二維電阻率反演成像方法,將正演模型得到的電壓數(shù)據(jù)以及電阻率分布作為訓(xùn)練樣本集,建立合適的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)行訓(xùn)練,運(yùn)用訓(xùn)練好的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)單個(gè)低阻異常體模型和多個(gè)低阻異常體模型進(jìn)行二維電阻率反演成像測試,并與Gauss-Newton線性反演算法的成像結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。(4)根據(jù)相似性原理設(shè)計(jì)盾構(gòu)超前探測物理模型實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)改進(jìn)BEAM法激勵(lì)模式和測量模式的可行性以及基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的盾構(gòu)超前探測方法的可行性進(jìn)行驗(yàn)證,為工程現(xiàn)場的超前地質(zhì)探測研究提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U231;U455.43
【圖文】：

1圖 1.1 TBM 結(jié)構(gòu)示意圖雜的地鐵隧道開挖具有很大的不確定性，的相對(duì)信息點(diǎn)，難以查清 TBM 前方的整條件下進(jìn)行施工，易遭遇突涌水、塌方等于人口密集城市地下的挖掘尤其危險(xiǎn)），如發(fā)生在 2018 年的兩起 TBM 施工隧道事

掌子面前方地質(zhì)情況可以給 TBM 刀頭和推力的選擇提地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行處理。因此對(duì) TBM 施工環(huán)境下的地質(zhì)狀作效率，尤為重要的是可以避免隧道挖掘過程中的人物理探測方法已經(jīng)被應(yīng)用于 TBM 施工環(huán)境中的超前探和電磁波對(duì) TBM 前方的地質(zhì)狀況進(jìn)行成像。在過去的BM 上的超前探測技術(shù)已經(jīng)被用于工程項(xiàng)目中，并且已實(shí)施和基礎(chǔ)研究的細(xì)節(jié)極其有限，一些方面還沒有得占據(jù)了隧道掌子面后方的絕大部分空間，并且 TBM 中對(duì)電磁場干擾巨大，導(dǎo)致大部分超前探測技術(shù)難以適最常用的一種地球物理探測方法，通常以介質(zhì)之間的導(dǎo)與研究人工電場分布來實(shí)現(xiàn)探測目的；而激發(fā)極化法是同介質(zhì)之間的激電效應(yīng)差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，以觀測與研究。相比其他超前探測方法，激發(fā)極化法的突出優(yōu)勢表現(xiàn)溶洞等異常地質(zhì)體會(huì)導(dǎo)致圍巖的導(dǎo)電性等物理參數(shù)發(fā)生巖爆、突涌水等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測提供了物理基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 聶利超;;隧道施工含水構(gòu)造激發(fā)極化定量超前地質(zhì)預(yù)報(bào)理論及其應(yīng)用[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2015年11期

2 程合奎;侯守杰;;TBM施工隧洞中超前地質(zhì)預(yù)報(bào)研究[J];內(nèi)蒙古水利;2015年02期

3 李術(shù)才;聶利超;劉斌;田明y

本文編號(hào)：2741920