本文關(guān)鍵詞：隧道施工含水構(gòu)造激發(fā)極化定量超前地質(zhì)預(yù)報(bào)理論及其應(yīng)用

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【摘要】：突涌水災(zāi)害源(含水地質(zhì)構(gòu)造)的超前探測(cè)理論與技術(shù)已經(jīng)成為隧道等地下工程建設(shè)亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)難題。針對(duì)以上難題,提出多同性源陣列激發(fā)極化超前探測(cè)新方法,以含水構(gòu)造的三維反演成像與水量預(yù)測(cè)的相關(guān)理論、方法為目標(biāo)內(nèi)容,并引入約束聯(lián)合反演思想,以基于約束聯(lián)合反演的綜合超前探測(cè)方法為結(jié)合點(diǎn),形成多同性源陣列激發(fā)極化法隧道含水構(gòu)造超前探測(cè)綜合定量識(shí)別方法,具體內(nèi)容如下:(1)針對(duì)傳統(tǒng)激發(fā)極化探測(cè)方法存在旁側(cè)干擾嚴(yán)重,且無法適用于TBM施工隧道的問題,提出了激發(fā)極化超前探測(cè)的多同性源陣列型新觀測(cè)模式,揭示了多同性源電極供電的后向屏蔽與前向聚焦作用機(jī)制,并對(duì)孔中陣列激發(fā)極化觀測(cè)方式進(jìn)行了探討,優(yōu)選出了最佳陣列電極觀測(cè)方式,揭示了激發(fā)極化法對(duì)典型含水地質(zhì)構(gòu)造的響應(yīng)特征,提高了抗旁側(cè)干擾能力與超前探測(cè)能力,可同時(shí)適用于鉆爆法與TBM施工環(huán)境。(2)針對(duì)線性反演方法對(duì)初始模型依賴性大、非線性方法搜索效率低的問題,基于觀測(cè)數(shù)據(jù)加權(quán)函數(shù)與模型深度加權(quán)函數(shù),提出了基于加權(quán)函數(shù)的最小二乘反演方法;同時(shí),將電阻率光滑約束與軌跡光滑約束引入到蟻群反演中,提高了蟻群算法的搜索效率,建立了線性反演方法與非線性反演方法相結(jié)合的混合反演方法,解決了由于隧道掌子面狹小探測(cè)空間而導(dǎo)致反演深度分辨率差的難題,實(shí)現(xiàn)了隧道含水構(gòu)造的三維反演成像。(3)針對(duì)多解性這一地球物理探測(cè)固有難題,采用已知地質(zhì)體形態(tài)信息作為先驗(yàn)約束的思想,研究已知先驗(yàn)信息約束聯(lián)合反演模型構(gòu)制方法與約束反演方法,提出了空間形態(tài)約束反演與空間結(jié)構(gòu)約束反演方法,將地震波法、電磁法以及地質(zhì)分析方法確定地質(zhì)體形態(tài)作為已知先驗(yàn)信息約束,并施加到激發(fā)極化約束反演方程中,形成了以激發(fā)極化約束聯(lián)合反演為載體的隧道綜合超前探測(cè)方法,為實(shí)現(xiàn)多元地球物理信息融合與聯(lián)合反演找到一條可行有效的途徑。(4)研制了多路大電流恒流供電與多通道同步采集的激發(fā)極化儀器——GEI綜合電法儀,實(shí)現(xiàn)了6路大電流恒流輸出與8通道數(shù)據(jù)同步采集;研發(fā)了兼容多種地球物理探測(cè)方法的大型綜合超前探測(cè)試驗(yàn)裝置,尺寸長(zhǎng)17 m×寬8.4 m×高6.7 m,滿足地震波法、電磁法、電法等多種地球物理方法探測(cè)的要求。(5)針對(duì)含水構(gòu)造水量定量探測(cè)難題,基于電化學(xué)與傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)基本理論,建立激發(fā)極化電場(chǎng)-濃度場(chǎng)-離子流場(chǎng)耦合關(guān)系方程,研究巖石孔隙模型中離子濃度的不同時(shí)刻的運(yùn)移規(guī)律,闡明了激發(fā)極化二電流半衰時(shí)之差探測(cè)水量的微觀機(jī)制;通過開展典型含水構(gòu)造超前探測(cè)物理模型試驗(yàn),揭示了激發(fā)極化衰減特性與含水體水量的相關(guān)關(guān)系,建立了激發(fā)極化隧道含水構(gòu)造超前探測(cè)水量估算模型與方法。(6)綜合隧道激發(fā)極化法三維反演成像方法與水量估算方法,形成了激發(fā)極化法隧道含水構(gòu)造超前探測(cè)綜合定量識(shí)別方法,研究成果應(yīng)用于宜巴高速馬家坡隧道、石門埡隧道、利萬高速齊岳山隧道等工程實(shí)踐中,驗(yàn)證了激發(fā)極化隧道含水構(gòu)造超前探測(cè)綜合定量識(shí)別方法與技術(shù)的有效性與實(shí)用性。
【作者單位】： 山東大學(xué)巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2013CB036002,2014CB046901 國(guó)家重大儀器設(shè)備研制專項(xiàng)(51327802) 國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(51139004)
【分類號(hào)】：U452
【正文快照】： 隧道施工含水構(gòu)造激發(fā)極化定量超前地質(zhì)預(yù)報(bào)理論及其應(yīng)用@聶利超$山東大學(xué)巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心!山東濟(jì)南250061突涌水災(zāi)害源(含水地質(zhì)構(gòu)造)的超前探測(cè)理論與技術(shù)已經(jīng)成為隧道等地下工程建設(shè)亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)難題。針對(duì)以上難題,提出多同性源陣列激發(fā)極化超前探測(cè)新方法,

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 聶利超;隧道施工含水構(gòu)造激發(fā)極化定量超前地質(zhì)預(yù)報(bào)理論及其應(yīng)用[D];山東大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1269498