近年來,隨著我國的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,各種軌道交通等工程開始大規(guī)模建設(shè),其中山嶺隧道的修建數(shù)量越來越多。隧道工程屬于隱蔽工程,隧道施工前或者施工過程中如果不能準(zhǔn)確地對可能遇到的不良地質(zhì)體進(jìn)行預(yù)報(bào)或預(yù)測,就有可能影響施工進(jìn)度,甚至?xí)l(fā)災(zāi)難性事故,給隧道施工工程帶來安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失^[1],所以在開挖前明確前方的地質(zhì)情況,在隧道的建設(shè)工程中意義重大。本次隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的研究以鄭西高速堯山隧道為例,首先論證了地震波反射法、瞬變電磁法、探地雷達(dá)法等常見超前地質(zhì)預(yù)報(bào)法在本項(xiàng)目的適用性,初步確定地震波法及探地雷達(dá)法適合于本隧道;然后選擇該隧道具有代表性的ZK13+930-ZK13+960段（本文稱該段為研究段）進(jìn)行探地雷達(dá)無損檢測的試探性研究;最后在隧道內(nèi)其他三段（本文稱為應(yīng)用段）進(jìn)行驗(yàn)證。針對隧道進(jìn)出口處圍巖變化較大的段落,用地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)（TGP）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在研究段提出了堯山隧道綜合地質(zhì)預(yù)報(bào)的圍巖等級判定方法,即用探地雷達(dá)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào),判定探測范圍內(nèi)的圍巖等級,再通過圍巖的變形監(jiān)控量測作業(yè)得到預(yù)報(bào)段內(nèi)的實(shí)際圍巖變形累計(jì)值,生成圍巖變形曲線,并對圍巖變形的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)流程圖

2地震波法與地質(zhì)雷達(dá)法超前預(yù)報(bào)理論9圖2-1常見巖石泊松比變化范圍圖2.1.5地震波的衰減地震波在地下介質(zhì)的傳播過程中，不可避免的會(huì)經(jīng)歷能量衰減的過程，常見的引起地震波能量衰減的因素有介質(zhì)內(nèi)部的屬性、地震波傳播的特性、地震波球面?zhèn)鞑U(kuò)散等，通常將其因素分為兩大類。（1）地震波在傳播過程中，以能量固定的震源為中心進(jìn)行球面?zhèn)鞑�，隨著傳播距離不斷增大，能量會(huì)逐漸擴(kuò)散，單位面積上的能量密度不斷減小，振幅隨著距離的增大也不斷減小，這種能量的衰減現(xiàn)象被稱為波前擴(kuò)散。（2）由于介質(zhì)的內(nèi)在屬性以及條件等引起的地層本征衰減，在隧道的地質(zhì)預(yù)報(bào)中，這種衰減能夠反映出巖體本身的固有屬性。當(dāng)巖體的屬性不同時(shí)（裂隙區(qū)、巖層變化區(qū)等），其相鄰巖體區(qū)域間會(huì)產(chǎn)生摩擦，在地震波經(jīng)過摩擦區(qū)域時(shí)，部分能量會(huì)克服摩擦滑動(dòng)轉(zhuǎn)變成其他形式的能量，這種能量的衰減現(xiàn)象被稱為吸收衰減。2.2地質(zhì)雷達(dá)基本原理地質(zhì)雷達(dá)是利用高頻電磁脈沖波的反射、折射和投射等現(xiàn)象來探測目標(biāo)體的位置、大孝形態(tài)及特征的一種勘探方法。由于不同的介質(zhì)具有不同的電性參數(shù)及幾何形態(tài)，導(dǎo)致面電磁波入射到不同介質(zhì)的交界面上時(shí)，一部分入射波變?yōu)榉瓷洳�，一部分繼續(xù)向前傳播。電磁波的傳播受到物體的電性影響，物體的電性主要有電導(dǎo)率和介電常數(shù)，其中電導(dǎo)率是電荷在物質(zhì)中流動(dòng)的難易度，電磁波在目標(biāo)體中的傳播深度受到電導(dǎo)率的影響。

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10（a）孤立體（b）地層圖2-2雷達(dá)探測原理圖當(dāng)電磁波正常傳播時(shí)，其所用時(shí)間的計(jì)算公式為：/2/4vzvxzt22（2-6）2-6式中：z-探測物體到發(fā)射天線的距離；x-接收點(diǎn)到發(fā)射點(diǎn)的距離；v-電磁波在介質(zhì)中的傳播速度。其速度滿足公式2-7：rrrccv//（2-7）2-7式中：c-電磁波在真空中的傳播速度；r-介質(zhì)的相對電容率；r-介質(zhì)磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率的比值，即相對磁導(dǎo)率（一般r≈1）。在電磁波的傳播過程中，地層變化明顯時(shí)，不同的介電常數(shù)變化會(huì)使電磁波產(chǎn)生反射及投射現(xiàn)象[23]，其對電磁波的反射和投射程度取決于介面的反射系數(shù)：2122122112221122)()()()(r（2-8）2-8式中：r-電磁波反射系數(shù)；1第一層介質(zhì)的相對電容率；2-第二層介質(zhì)的相對電容率。地質(zhì)雷達(dá)波的持續(xù)時(shí)間和探測的范圍深度滿足公式2-9：tcvtzr2121（2-9）2-9式中：z-探測物體到發(fā)射天線的距離；t-雷達(dá)波形記錄的持續(xù)時(shí)間。2.3地質(zhì)雷達(dá)工作原理根據(jù)不同介質(zhì)的電導(dǎo)率、相對電容率等參數(shù)的差異，高頻電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的反射與投射；分析接收天線所接受到的回波信息，可以推斷出地下介質(zhì)的規(guī)模程度以及空間分布[24-28]。其工作過程為：發(fā)射命令由主機(jī)發(fā)出，經(jīng)由電纜傳給發(fā)射機(jī)，發(fā)射天線接收到命令以后開始發(fā)射電磁波至地下空間，當(dāng)電磁波在隧道前方進(jìn)行傳播時(shí)，一旦遇到介電常

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本文編號：3287898