【摘要】：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,需要建設(shè)大量的公路、鐵路隧道。TBM(全斷面隧道掘進(jìn)機(jī))因其掘進(jìn)速度快、圍巖擾動(dòng)小、施工質(zhì)量好等特點(diǎn),應(yīng)用越來越廣泛。而隧道施工過程中會(huì)遇到斷層、滑坡、溶洞和巖爆等情況,造成極大安全危害,因此必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道前方不良地質(zhì)體,采取措施保證施工安全。BEAM(Bore-tunneling electrical ahead monitoring)是專為TBM開發(fā)的一種在線超前地質(zhì)探測(cè)方法,但是,BEAM法中刀盤金屬既是供電電極也是測(cè)量電極,此時(shí)電極與地質(zhì)體之間存在的界面極化作用,會(huì)疊加到地質(zhì)體所產(chǎn)生的極化上,掩蓋了地質(zhì)體真實(shí)的極化。要提高BEAM法前探的靈敏度,就要測(cè)量并扣除供電電極的界面極化電壓。為解決金屬電極與泥狀巖土材料之間的界面極化電壓的測(cè)量問題,本論文提出了一種外推法界面電壓測(cè)量原理與裝置,并探討了頻率、測(cè)量電極材料、供電電極材料、電流密度、含水量等因素對(duì)界面極化的影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,該方法能夠準(zhǔn)確測(cè)出泥狀巖土與金屬電極之間的界面極化電壓。在0.1~100Hz的頻率范圍內(nèi),激發(fā)極化效應(yīng)受外界影響因素小,重現(xiàn)性好。不同材料的測(cè)量電極對(duì)介質(zhì)極化和界面極化沒有影響。不同材料的供電電極,界面極化有較大差異,對(duì)體極化無影響,其界面極化的順序?yàn)?2A12鋁H62銅Q235C鋼≈Q235A鋼≈45#鋼。電流密度對(duì)介質(zhì)體極化影響很小,界面電壓隨電流密度增加而增大。界面電壓隨著含水量的增加而增大,含水量為40%時(shí)界面電壓達(dá)到最大,隨后隨著含水量的增加而減小,含水量大于50%時(shí),界面電壓基本穩(wěn)定。當(dāng)泥狀巖土中含有木炭或水洞等異物時(shí),將泥狀巖土與供電電極之間的界面極化電壓從總電壓中扣除后,可以明顯提高體極化率測(cè)量靈敏度,因此,該方法對(duì)實(shí)際BEAM法超前探測(cè)中靈敏度的提高具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U452.11;P631.3
【圖文】：

圖 1-1 BEAM 超前地質(zhì)探測(cè)系統(tǒng)圖Figure 1-1 The schematic presentation of BEAM focused induced polarization體的電化學(xué)性質(zhì)不同，激發(fā)極化響應(yīng)也不同。在探測(cè)過程中，BEAM f1和 f2的低頻交流電流通入地質(zhì)體中，得到地質(zhì)體的視電阻率 ρ 和比等參數(shù)。視電阻率 ρ 和頻率效應(yīng)百分比 PFE 按以下公式進(jìn)行計(jì)算視電阻率ρ 反映了不同地質(zhì)體的電學(xué)特性，PFE 值代表了地質(zhì)體極化1 21-= 100%f ffPFE 111=KfffUI 121=KfffUI

法和兩極法是激發(fā)極化勘探中常用的兩種裝置，如圖 1-2 所示。四極法 A、B 向地質(zhì)體通入電流，在地質(zhì)體中產(chǎn)生激發(fā)極化響應(yīng)，測(cè)量電極體的電信號(hào)，分析極化規(guī)律。兩極法中供電電極 A、B 發(fā)出電流的同極采集電信號(hào)，獲得地質(zhì)體激發(fā)極化特性。四極法測(cè)試裝置相對(duì)復(fù)雜對(duì)土壤造成擾動(dòng)，測(cè)量電極在土壤中的埋深不同也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果差然操作相對(duì)簡(jiǎn)便，但由于電極與地質(zhì)體之間存在接觸電位，其測(cè)量結(jié)的極化，也有地質(zhì)體的極化信息[43-44]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2716785