隧道工程修建的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一是需要清楚隧道前方的不良地質(zhì)條件。受自然地質(zhì)條件的影響,圍巖經(jīng)常發(fā)生塌方,突涌水,涌泥沙等隧道病害。為了最大程度地減少隧道工程中出現(xiàn)的塌方,突涌水和突泥等隧道病害,為了詳細(xì)地了解隧道前方的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件,超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)作為一門學(xué)科逐漸興起,各種隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法應(yīng)運(yùn)而生。其中,TSP地震反射波法是近年來發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的一種超前預(yù)報(bào)方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)報(bào)范圍比較廣泛,預(yù)報(bào)的距離比較長,對隧道的施工干擾比較小,探測比較精確,這些優(yōu)點(diǎn)是其他方法無可取代的。對不同地質(zhì)條件下的TSP響應(yīng)特征研究可以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性,可以更加準(zhǔn)確地辨別掌子面前方的不良地質(zhì)條件,更加可靠地劃分圍巖的工程類別,可以進(jìn)一步增加施工安全性,避免經(jīng)濟(jì)損失。除此之外,還可以建立一些不良地質(zhì)條件下的TSP解譯標(biāo)志,這對工程應(yīng)用非常具有指導(dǎo)意義。因此,對于不同地質(zhì)條件下的TSP響應(yīng)特征研究變得尤為重要。本文介紹了TSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)法的基礎(chǔ)理論和基本原理、數(shù)值模擬基本原理、TSP隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集過程、TSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)處理流程和注意事項(xiàng),并且針對TSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)建立了斷層和巖溶的模型,對模型進(jìn)行了正演模擬,結(jié)合典型的工程實(shí)例,從正演模擬結(jié)果和工程實(shí)例中提取了斷層和巖溶的TSP響應(yīng)特征,建立了斷層和巖溶的TSP解譯標(biāo)志。主要的研究內(nèi)容和研究成果如下:(1)綜合對比和分析了各種隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方法。TSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)法采用負(fù)視速度法原理,通過處理采集到的原始數(shù)據(jù)可以有效地探測隧道前方的不良地質(zhì)條件,例如斷層破碎帶,巖溶等。(2)通過研究數(shù)值模擬,建立了一些斷層和巖溶的模型,其中包括不同走向的斷層,對其進(jìn)行正演模擬,并將其結(jié)果進(jìn)行反演,驗(yàn)證了其正確性。通過進(jìn)行正演模擬可以得出地震波的波場快照和TSP地震記錄,從其中可以很清楚地了解地震波在隧道中的傳播規(guī)律和響應(yīng)特征。(3)通過正演模擬得到的地震波場快照和TSP地震記錄,最后結(jié)合大量的工程實(shí)例,對比分析得出了斷層和巖溶的TSP響應(yīng)特征,建立了一套關(guān)于斷層和巖溶的TSP解譯標(biāo)志。(4)提出了一些關(guān)于提高原始數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的辦法和解決單一物探方法的多解性和盲區(qū)的辦法,并指出TSP地震反射波法對一些特殊的不良地質(zhì)條件還無法做出精準(zhǔn)的預(yù)報(bào),例如高地應(yīng)力地區(qū),含氣構(gòu)造(瓦斯等),在這些方面還需要進(jìn)一步的研究。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U457
【部分圖文】：

具有指導(dǎo)意義。.3 論文的主要研究內(nèi)容、技術(shù)路線和主要成果本文基于對 TSP 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)原理的學(xué)習(xí)，深入了巖石物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)之間的相互關(guān)系，TSP 與巖石物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的，對隧道模型進(jìn)行了二維正演模擬研究，在二維正演模擬成功的基礎(chǔ)上，又道空間模型進(jìn)行了三維正演模擬研究。建立了斷層和巖溶的模型，對各個(gè)模行了正演模擬，并將其結(jié)果進(jìn)行反演，對比分析，驗(yàn)證了正演模擬的正確以實(shí)際隧道工程中的 TSP 探測為基礎(chǔ)，對比和分析了不同地質(zhì)條件下的 T響應(yīng)特征，對工程實(shí)例處理后得到的結(jié)果與模擬結(jié)果相結(jié)合，通過對比分?jǐn)鄬雍蛶r溶的 TSP 響應(yīng)特征進(jìn)行整理歸納和分析，從而整理歸納出了 TSP同地質(zhì)條件下的響應(yīng)特征，從響應(yīng)特征中建立了一套對常見不良地質(zhì)條件（巖溶，斷層及其破碎帶等）的 TSP 解譯標(biāo)志。然后利用這套 TSP 解譯標(biāo)志決隧道工程中存在的關(guān)鍵問題。

圖 2-1 TSP 工作原理示意圖.3 TSP 地震負(fù)視速度法原理TSP 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)采用了地震波負(fù)視速度法的基本原理，具體如圖示，當(dāng)反射界面的傾角為 0°時(shí)，直達(dá)波和反射波的時(shí)距曲線如圖 2-2-1，當(dāng)界面的傾角為 20°時(shí)，直達(dá)波和反射波的時(shí)距曲線如圖 2-2-2，當(dāng)反射界面的為 50°時(shí)，直達(dá)波和反射波的時(shí)距曲線如圖 2-2-3，當(dāng)反射界面為豎直界面（為 90°）時(shí)，反射波的視速度方向和反射波原來的視速度方向在地震波形記呈現(xiàn)負(fù)視速度的關(guān)系，此時(shí)反射波的延長線與直達(dá)波延長線的交點(diǎn)位置就是界面的位置（如圖 2-3）。（戴前偉，何剛，馮德山，2005）。

圖 2-3 TSP 負(fù)視速度法波形記錄在地震波以球面波的形式向周圍擴(kuò)散時(shí)，直接傳至檢波器被接收到的波波，已知直達(dá)波的傳播距離和傳播時(shí)間，則可以推算出地震波的波速11LvT=

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2811936