【摘要】：隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,需要建設大量的公路、鐵路隧道。TBM(全斷面隧道掘進機)因其掘進速度快、圍巖擾動小、施工質(zhì)量好等特點,應用越來越廣泛。而隧道施工過程中會遇到斷層、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)探測方法,但是,BEAM法中刀盤金屬既是供電電極也是測量電極,此時電極與地質(zhì)體之間存在的界面極化作用,會疊加到地質(zhì)體所產(chǎn)生的極化上,掩蓋了地質(zhì)體真實的極化。要提高BEAM法前探的靈敏度,就要測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量問題,本論文提出了一種外推法界面電壓測量原理與裝置,并探討了頻率、測量電極材料、供電電極材料、電流密度、含水量等因素對界面極化的影響。實驗測試結果表明,該方法能夠準確測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)極化效應受外界影響因素小,重現(xiàn)性好。不同材料的測量電極對介質(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,對體極化無影響,其界面極化的順序為:2A12鋁H62銅Q235C鋼≈Q235A鋼≈45#鋼。電流密度對介質(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%時界面電壓達到最大,隨后隨著含水量的增加而減小,含水量大于50%時,界面電壓基本穩(wěn)定。當泥狀巖土中含有木炭或水洞等異物時,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量靈敏度,因此,該方法對實際BEAM法超前探測中靈敏度的提高具有一定的參考價值。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U452.11;P631.3
【圖文】：

圖 1-1 BEAM 超前地質(zhì)探測系統(tǒng)圖Figure 1-1 The schematic presentation of BEAM focused induced polarization體的電化學性質(zhì)不同，激發(fā)極化響應也不同。在探測過程中，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 和頻率效應百分比 PFE 按以下公式進行計算視電阻率ρ 反映了不同地質(zhì)體的電學特性，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，測量電極體的電信號，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，獲得地質(zhì)體激發(fā)極化特性。四極法測試裝置相對復雜對土壤造成擾動，測量電極在土壤中的埋深不同也會造成測量結果差然操作相對簡便，但由于電極與地質(zhì)體之間存在接觸電位，其測量結的極化，也有地質(zhì)體的極化信息[43-44]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李星;;隧道超前地質(zhì)預報物探方法應用效果分析[J];鐵道建筑技術;2015年10期

2 張景春;;鉆爆法與TBM盾構機施工技術特點比較[J];交通世界(運輸.車輛);2015年06期

3 程合奎;侯守杰;;TBM施工隧洞中超前地質(zhì)預報研究[J];內(nèi)蒙古水利;2015年02期

4 文美蘭;;接觸電阻的分析與測量[J];計量與測試技術;2014年03期

5 焦丹;龔曉南;李瑛;;電滲法加固軟土地基試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2011年S1期

6 孫樹林;李方;諶軍;;摻石灰黏土電阻率試驗研究[J];巖土力學;2010年01期

7 劉斌;李衛(wèi)兵;;TBM隧洞施工超前地質(zhì)預報方法對比分析[J];礦山機械;2008年21期

8 譚天元;張偉;;隧洞超前地質(zhì)預報中的新技術——BEAM法[J];貴州水力發(fā)電;2008年01期

9 劉紹寶;張應恩;周如成;;超前地質(zhì)預報在TBM施工中的應用[J];現(xiàn)代隧道技術;2007年03期

10 朱勁;李天斌;李永林;周大川;蘭富安;姜洪濤;錢琳;;Beam超前地質(zhì)預報技術在銅鑼山隧道中的應用[J];工程地質(zhì)學報;2007年02期

本文編號：2716785