本文關鍵詞：核磁共振探測隧道掌子面前方含水體方法及應用研究

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【摘要】：隨著國民經濟的快速發(fā)展,我國將在交通、水利水電及城市地下空間開發(fā)等領域建設更多的隧道與地下工程。在隧道建設過程中,隧道沿線的斷層破碎帶、溶洞暗河、軟弱夾層、節(jié)理發(fā)育區(qū)域等各類含水構造對施工造成了極大的安全隱患,能否科學有效的探查隧道掌子面前方的含水構造情況極為重要。當前超前地質預報方法有很多,其中一些技術已經比較成熟,對隧道前方是否存在不良地質體能夠做出較為可靠的判斷,但是在含水構造的空間定位和水量定量預報的問題上,只能做到定性的判斷,還沒有一種能夠直接定量預報含水體的方法。核磁共振方法與其他地球物理方法相比,最大的優(yōu)勢在于探測到的響應信號和水體大小有直接關系,可以直接探測出地層的含水量情況。目前,國內外將核磁共振方法應用到隧道超前預報的研究非常少,這是隧道超前地質預報研究領域的一個新方法。本文針對現有超前地質預報方法在水量預報上的不足問題,介紹了隧道超前地質預報的多種方法以及核磁共振找水技術的研究現狀,采用理論分析、數值模擬、室內試驗和現場試驗的方法對核磁共振技術在隧道超前地質預報中的應用進行了研究,主要研究成果及結論如下：(1)目前的隧道超前地質預報方法并不能直接做到含水體水量的預報,核磁共振技術是目前能夠直接找水的一種方法,但核磁共振探水方法在隧道超前預報方面的研究還非常少。(2)介紹了核磁共振探水原理,優(yōu)化了核磁共振方法在預報隧道含水體方面的工作方法與計算方法,對隧道內實施核磁共振超前預報的方式提出了一些建議。(3)開展了隧道核磁共振探水的數值模擬計算,增大發(fā)射能量以及提高接收信號的靈敏度,能夠分辨出可用的含水層信息。將粒子群算法與小波變換應用于核磁共振數據反演,可以降低噪聲,提高信噪比。(4)開展了隧道核磁共振探水的室內試驗,發(fā)現了不同含水體水量的核磁共振響應特征,揭示了核磁共振信號對不同水量的反映規(guī)律。(5)開展了隧道核磁共振探測含水體水量的工程應用研究,探討了工程現場施工條件下核磁共振預報的實施程序、影響因素及降噪方法,現場試驗表明：核磁共振方法探測到的圍巖含水量變化趨勢與隧道圍巖實際含水情況相近,探測得到的圍巖含水量與實際基本一致,該方法有待進一步研究完善。
【關鍵詞】：隧道 超前地質預報 核磁共振 水量探測
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U452.11
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 隧道超前地質預報國內外研究現狀13-19
• 1.3 核磁共振找水方法國內外研究現狀19-20
• 1.4 隧道核磁共振超前地質預報國內外研究現狀20-21
• 1.5 核磁共振方法應用于隧道超前預報的難點21-22
• 1.6 本文主要研究內容22
• 1.7 本文的主要創(chuàng)新點22-23
• 1.8 本文技術路線23-25
• 第二章 核磁共振探水原理25-32
• 2.1 核磁共振探水基本原理25-29
• 2.2 隧道中核磁共振探水方法29-31
• 2.3 本章小結31-32
• 第三章 核磁共振探測隧道含水體數值計算32-43
• 3.1 核磁共振響應數值計算32-33
• 3.2 核磁共振響應反演計算33-36
• 3.3 粒子群算法在核磁共振反演中的應用36-39
• 3.4 小波變換在核磁共振信號降噪中的應用39-41
• 3.5 試驗改進41-42
• 3.6 本章小結42-43
• 第四章 核磁共振探測隧道含水體室內試驗43-55
• 4.1 試驗目的和任務43
• 4.2 試驗場地和設備43-45
• 4.3 試驗的相似性原理45-47
• 4.4 試驗方法47-52
• 4.5 結果分析52-54
• 4.6 本章小結54-55
• 第五章 工程應用55-77
• 5.1 工程概況55-59
• 5.2 核磁共振儀器59-63
• 5.3 現場試驗63-69
• 5.4 探測結果及分析69-74
• 5.5 工程開挖結果74-76
• 5.6 本章小結76-77
• 第六章 結論與展望77-79
• 6.1 結論77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-83
• 在讀期間參與的項目83
• 在讀期間發(fā)表的論文83
• 正在申請的國家專利83-84
• 致謝84-86
• 學位論文評閱及答辯情況隸86

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本文編號：543351