探索超前隧道超前预报地球物理策略及运用

论文导读：。3、通过超前预报探讨和实验，引进了新的预报理念，提出并运用了隧道内与隧道外探测相结合、地震波的构造探测与电磁法的含水性探测相结合、地球物理探测与地质调查相结合的综合预报策略。本论文通过论述探讨和数值模拟计算探讨论证了地震反射策略用于隧道超前预报的可行性。通过隧道超前预报数值模拟计算探讨了地震波的特点及
摘要：我国中、西部为多山地区，在地铁、隧道、引水隧洞等大型工程建设项目中，地下工程占有比重较大，并多为项目建设的制约性工程。在地形条件较差和地质构造复杂的地区，断层带、褶皱、节理裂隙等构造比较发育，地下水丰富，隧道围岩所处的工程地质条件较差，增加了隧道施工难度和危险。在隧道工程建设施工历程中，隧道开裂、侧移、坍方冒顶、突泥、涌水、诱发山体滑坡等工程与地质病害频繁发生。为保证隧道工程施工质量、工期、投资和人员设备安全，隧道超前地质预报已被列为隧道施工的重要环节。隧道地质超前预报是一个国际前沿课题，也是一个难题，各国都在进行探讨。就国内外目前运用和探讨的总体水平来看，超前预报技术还处于进展之中，需要在多个方面进行探讨、改善和改善。本次探讨工作及成果主要为以下几个方面：1、将隧道超前预报策略探讨和数值模拟计算探讨成果与预报实验结合，对现有预报技术特别是TSP预报技术进行了浅析和总结，改善了观测系统布置、数据采集和资料处理策略，扩展了其适用范围，提升了预报精度。2、将地震偏移成像技术和散射成像技术运用到隧道超前预报中，实现了高精度波速浅析和高频能量谱成像，结合地质构造特点实现了方向扫描，提升了预报的准确性和可靠性。3、通过超前预报探讨和实验，引进了新的预报理念，提出并运用了隧道内与隧道外探测相结合、地震波的构造探测与电磁法的含水性探测相结合、地球物理探测与地质调查相结合的综合预报策略。本论文通过论述探讨和数值模拟计算探讨论证了地震反射策略用于隧道超前预报的可行性。通过隧道超前预报数值模拟计算探讨了地震波的特点及其在隧道内介质条件下的传播规律，为预报最佳观测案例的设计、观测系统的合理布置、接收传感器频率的正确选择、波相的准确识别和拾取提供了论述及科学依据。通过论述探讨和策略实验提出的隧道综合预报技术理念突破了国内外现行超前预报的传统观念，提升了预报的可靠性和准确性，对国内隧道超前预报技术的提升和进展能起到极积的推进作用。关键词：隧道论文超前预报论文地球物理策略论文运用探讨论文
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Abstract5-10
第1章 引言10-29

1.1 论文的探讨背景及作用10-12

1.2 国内外隧道地质超前预报探讨近况及进展12-24

1.2.1 工程地质调查、推断与超前导坑和超前钻探13

1.2.2 地质雷达探测预报策略13-14

1.2.3 红外线探水预报14-15

1.2.4 瞬变电磁法探水预报15-16

1.2.5 隧道内地震反射预报策略16-24

1.2.5.1 负视速度法17

1.2.5.2 陆地声纳法（LDS）17-18

1.2.5.3 水平地震剖面法（HSP）18-19

1.2.5.4 TBM 掘进机施工的隧道超前预报19-20

1.2.5.5 TSP 超前预报技术20-22

1.2.5.6 TGP 超前预报技术22-23

1.2.5.7 TRT 反射地震层析成像策略23-24

1.3 隧道超前预报策略技术的进展方向－综合预报法24-26

1.4 论文主要探讨内容及成果26-27

1.4.1 主要探讨内容26-27

1.4.2 主要探讨成果27

1.5 探讨策略及技术路线27-28

1.6 论文的主要革新点28-29

第2章 隧道超前预报数值模拟计算探讨29-50

2.1 数值模拟基本论述29-33

2.

1.1 广义胡可定律29-31

2.

1.2 运动微分方程31-32

2.

1.3 几何方程32

2.

1.4 弹性各向同性介质中的波动方程32-33

2.2 波场特点及其在界面的耦合联系33-37

2.3 二维幅度谱及震源频谱 V(ω)对测量波形二维谱的影响37-43

2.3.1 二维幅度谱37-40

2.3.2 震源频谱 V(ω)对测量波形二维谱的影响40-43

2.4 隧道表面地震波的转换与传播特点43-46

2.5 隧道与围岩中的波场浅析及其波相识别46-47

2.6 开挖面前方地质体反射波的模型实验47-49

2.7 隧道超前预报数值模拟计算探讨结果49-50

第3章 隧道超前预报实验50-66

3.1 超前预报实验工作概况50-55

3.

1.1 GPR 探测预报实验50-51

3.1.2 TSP论文导读：二维滤波与消除面波处理73-745.1.2剔除面波处理74-755.1.3小波变换与地震反射信号的识别与加强75-765.1.4瞬态谱浅析与能量谱吸收特点浅析765.1.5地震波走时的读取76-775.2地震偏移成像技术77-885.2.1地震记录的编排与观测系统几何参数编辑77-795.2.2偏移成像原理与图像特点795.2.3偏移成像中的速度扫描79-825.2.4
探测预报实验51-54
3.

1.3 预报实验效果浅析54-55

3.2 大风垭隧道超前预报的效果浅析55-61
3.

2.1 断裂带的预报效果56-57

3.

2.2 围岩富水带的预报效果57

3.

2.3 软弱岩层的预报效果57-58

3.

2.4 排除断层的预报效果58-59

3.

2.5 围岩岩性识别的预报效果59-60

3.

2.6 围岩工程类别的预报效果60-61

3.3 布陇箐隧道超前预报的效果浅析61-62

3.4 地震反射波特点与地质因素联系的浅析探讨62-64

3.5 地质调查及岩石样品采集与测试64-66

3.5.1 现场地质调查64-65

3.5.2 岩样采集与测试65-66

第4章 对 TSP 技术的探讨与改善66-73

4.1 TSP 技术浅析66

4.2 对 TSP 有着不足的改善66-73

4.

2.1 对 TSP 数据采集策略的改善67

4.

2.2 对 TSP 系统触发方式的改善67-68

4.

2.3 传感器套管与围岩耦合质量的提升68-70

4.

2.3.1 环氧树脂耦合68-69

4.

2.3.2 锚固剂耦合69-70

4.

2.4 围岩直达纵波速度浅析有着的影响因素70

4.

2.5 对 TSP 技术地质解释准则需要改善70-72

4.

2.6 需进一步提升预报精度72

4.

2.7 提升识别围岩工程类别的能力72-73

第5章 地震偏移成像技术73-88

5.1 地震资料的预处理73-77

5.

1.1 二维滤波与消除面波处理73-74

5.

1.2 剔除面波处理74-75

5.

1.3 小波变换与地震反射信号的识别与加强75-76

5.

1.4 瞬态谱浅析与能量谱吸收特点浅析76

5.

1.5 地震波走时的读取76-77

5.2 地震偏移成像技术77-88
5.

2.1 地震记录的编排与观测系统几何参数编辑77-79

5.

2.2 偏移成像原理与图像特点79

5.

2.3 偏移成像中的速度扫描79-82

5.

2.4 偏移成像中的方向扫描82

5.

2.5 地震波高频能量衰减偏移成像82-85

5.

2.6 地震波前法走时反演成像85

5.

2.7 地震偏移成像结果比较与浅析85-88

第6章 综合预报技术在隧道超前预报中的运用探讨88-109

6.1 个旧至大屯公路明珠隧道综合预报88-92

6.

1.1 工程概况88-89

6.

1.2 综合预报89-92

6.2 掌鸠河引水工程厂口隧洞综合预报92-99
6.

2.1 工程概况92-93

6.

2.2 高密度电法探测93-94

6.

2.3 地震 CT 探测94-96

6.

2.4 TSP 探测96-98

6.

2.5 综合探测预报成果98-99

6.3 国道 213 线大风垭隧道综合预报99-109
6.

3.1 工程概况99-100

6.

3.2 GPR 探测预报100-101

6.

3.3 高密度电法探测预报101-103

6.

3.4 TSP 探测预报103-104

6.

3.5 地震 CT 探测104-106

6.

3.6 综合预报成果及施工倡议106-109

结论109-110
致谢110-111
参考文献111-114
攻读学位期间取得学术成果114-115
附件115-116