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隧道超前地质预报物探预报方法及原理
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【摘　要】
地质信息采集、超前预报与数据解译是隧道超前地质预报中的3个重要环节，首先讨论了超前开挖隧道的地质编录的工作方法，包括风险靶段分级、掌子面地质素描，进而绘制平面地质图，建立三维地质模型，计算不良地质体及含水体在相邻未开挖隧道的出露位置。在此基础上，详细讨论了仪器配合的关键问题，并开发了隧道超前地质预报自动选择程序，可以帮助操作员从中选择不同岩性地区、不同构造发育特点、不同地下水文条件下需要选择的预报方法，并建议了特殊地段的预报方法选择，最后结合工程实例讨论了几种常用的预报方法的数据解译过程中应注意的问题及典型不良地质体的判据。其鲇槊对于隧道超前地嘎预报工作具有一定的借鉴与指导意义。
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岩土力学 2011年8期 文档列表
岩土力学基础理论与实验研究
作者：吴梦喜 杜斌 姚元成 何鲜峰
　单位：中国科学院力学研究所 北京100190 中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院 贵阳550081 黄河水利科学研究院 郑州450003
作者：王者超 乔丽苹
　单位：山东大学岩土与结构工程研究中心 济南250061 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室 武汉430071 山东大学工程力学系 济南250061
作者：张向东 傅强
　单位：辽宁工程技术大学土木与交通学院 辽宁阜新123000
作者：严耿升 张虎元 王晓东 杨博 李敏
　单位：兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点试验室 兰州730000
作者：张忠苗 刘俊伟 俞峰 谢志专
　单位：浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室 杭州310027 浙江理工大学建筑工程学院 杭州310018
作者：万智 郭爱国 谈云志 刘宝琛 吴亚中
　单位：中南大学土木建筑学院 长沙410075 湖南省交通科学研究院 长沙410015 中国科学院武汉岩土力学研究所 武汉43007l 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室 湖北宜昌443002 湖南省交通运输厅 长沙410011
作者：魏厚振 颜荣涛 韦昌富 吴二林 陈盼 田慧会
　单位：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室 武汉430071
作者：叶冠林 武朝军 盛佳韧 谈炎培 王建华
　单位：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 上海200240
作者：毛雪松 郑小忠 马骉 梁杰 周雷刚
作者：邴慧 何平
　单位：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点试验室 兰州730000 北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心 北京100044
作者：宋兵 蔡健
　单位：华南理工大学土木工程系 广州510063 广州市建筑科学研究院 广州510440
作者：俞峰 谭国焕 杨峻 李启光
　单位：浙江理工大学建筑工程学院 杭州310018 香港大学土木工程系 香港
作者：宋新江 徐海波
　单位：安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院 安徽蚌埠233000
作者：孙秀丽 孔宪京 邹德高 李志华 周太全
　单位：江南大学环境与土木工程学院 江苏无锡214122 大连理工大学土木水利学院 辽宁大连116024
作者：白福青 刘斯宏 袁骄
　单位：河海大学水利水电学院 南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 南京210098
作者：牛雷 姚仰平 崔文杰 万征
　单位：北京航空航天大学交通科学与工程学院 北京100191
作者：张志镇 高峰 徐小丽
　单位：中国矿业大学深部岩土力学与地下工国家重点实验室 江苏徐州221008 中国矿业大学力学与建筑工程学院 江苏徐州221116 南通大学建筑工程学院 江苏南通226019
作者：唐志成 夏才初 丁增志
　单位：同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 上海200092 同济大学地下建筑与工程系 上海200092 中国中铁二院集团有限责任公司 成都610031
作者：乾增珍 鲁先龙 丁士君
　单位：中国地质大学北京工程技术学院 北京100083 中国电力科学研究院输变电工程力学研究所 北京100192
作者：侯娟 张孟喜 张陶陶 陈通
　单位：上海大学土木工程系 上海200072 SchoolofEngineering BrownUniversity Providence RhodeIsland 02912 USA
作者：何洪涛 朱伟 张春雷 王亮
　单位：河海大学岩土工程科学研究所 南京210098 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 广州 510230 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心 南京210098 河海大学环境学院 南京210098 国家海洋局南海海洋工程勘察与环境研究院 广州510300
作者：陈聪 杨林德
　单位：同济大学地下建筑与工程系 上海200092 武汉地铁集团有限公司 武汉430030
岩土力学简讯
岩土力学岩土工程研究
作者：刘金龙 陈陆望 王吉利
　单位：合肥学院建筑工程系 合肥230022 合肥工业大学资源与环境工程学院 合肥230009 中国科学院武汉岩土力学研究所 武汉430071
作者：吴礼舟 张利民 黄润秋
　单位：成都理工大学地质灾害防治国家重点实验室 成都610059 香港科技大学土木系 香港九龙
作者：张仪萍 饶勤波 王洋 李涛
　单位：浙江大学建筑工程学院 杭州310058 浙江水利水电专科学校 杭州310018
作者：夏唐代 孙苗苗 陈晨
　单位：浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室 杭州310058 浙江大学岩土工程研究所 杭州310058
作者：陈国良 刘修国 盛谦 张勇慧
　单位：中国科学院武汉岩土力学研究所岩石力学与工程国家重点实验室 武汉430071 中国地质大学武汉信息工程学院 武汉430074
作者：薛翊国 李术才 苏茂鑫 李树忱 张庆松 赵岩 李为腾
　单位：山东大学岩土与结构工程研究中心 济南250061 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室 武汉430071
岩土力学简讯
岩土力学岩土工程研究
作者：张安兵 高井祥 张兆江
　单位：河北工程大学资源学院 河北邯郸056021 中国矿业大学环境与测绘学院 江苏徐州221008
作者：张波 李术才 张敦福 李明田 邵冬亮
　单位：山东大学土建与水利学院 济南250061 山东大学岩土与结构工程研究中心 济南250061 山东交通学院土木工程系 济南250023
作者：李卫超 熊巨华 杨敏
　单位：同济大学地下建筑与工程系岩土及地下工程教育部重点实验室 上海200092
作者：张磊 龚晓南 俞建霖
　单位：西安建筑科技大学土木工程学院 西安710055 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点试验室 杭州310058
作者：张永杰 曹文贵 赵明华 翟友成
　单位：长沙理工大学t术与建筑学院 氏沙410014 湖南大学岩土工程研究所 长沙410082
作者：袁恒 罗先启 张振华
　单位：三峡大学地质灾害防治研究院 湖北宜昌443002 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 上海200030 中煤国际工程集团重庆设计研究院 重庆400016
作者：陈雅琴 张宏光 党发宁
　单位：西安理工大学岩土工程研究所 西安710048 长安大学公路学院 西安710064
作者：文竞舟 张永兴 王成
　单位：重庆大学土木工程学院 重庆400045 重庆大学 山城镇建设与新技术教育部重点实验室 重庆400045 重庆交通大学隧道及岩土工程系 重庆400074
作者：顾士坦 施建勇 王春秋 谭云亮
　单位：山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室 山东青岛266510 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室 南京210098
作者：林宇亮 杨果林 赵炼恒
　单位：中南大学土木建筑学院 长沙410075
作者：吴越 刘东升 陆新 宋强辉
　单位：后勤工程学院建筑工程系 重庆400041 重庆市地质矿产勘查开发局 重庆400039
作者：吴恒滨 何泽平 曹卫文
　单位：重庆三峡学院建筑工程系 重庆404000 重庆市城口县国土资源和房屋管理局 重庆405900 湖南省地质环境监测总站 长沙410007
岩土力学数值分析
作者：张树光 李志建 徐义洪 张传成
　单位：辽宁工程技术大学土木与交通学院 辽宁阜新123000 武汉工业学院多孔介质力学研究所 武汉430023
作者：陈金刚 徐平 赖永星 杜云海
　单位：郑州大学工程力学系郑州450001 郑州大学水利与环境学院 郑州450001
作者：崔溦 宋慧芳 张社荣 闫澍旺
　单位：天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室 天津300072
作者：姜世平 芮筱亭 洪俊 戎保 刘志军
　单位：南京理工大学发射动力学研究所 南京210094 东南大学工程力学系 南京210096
作者：王霆 罗富荣 刘维宁 李兴高
　单位：北京市轨道交通建设管理有限公司 北京100037 北京交通大学土木建筑工程学院 北京100044
作者：魏明尧 王恩元 刘晓斐 王超
　单位：中国矿业大学安全工程学院 煤炭资源与安全开采国家重点实验室 江苏徐州221008
作者：刘永茜 杨军
　单位：北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室 北京100081
作者：欧阳君 徐千军 侍克斌 严新军 宫经伟
　单位：新疆农业大学水利与土木工程学院 乌鲁木齐830052 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室 北京100084
岩土力学测试技术
作者：林萍 叶冠林 陈楠 王建华 桥本正
　单位：上海隧道工程股份有限公司 上海200082 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 上海200240 地域地盘环境研究所 日本大阪 550-0012
岩土力学杂志分期列表
产品参数：
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院武汉岩土力学研究所
出版地方：
快捷分类：
国际刊号：
国内刊号：42-1199/O3
邮发代号：38-383
创刊时间：1979年
发行周期：
期刊开本：A4
下单时间：1-3个月
复合影响因子：1.614
综合影响因子：1.192
热门期刊推荐
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超前地质预报的隧道工程论文
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1常用隧道预报方法的基本原理
1．1TSP隧道地震波探测超前地质预报方法隧道地震超前预报测量系统简称TSP(TunnelSeismicPredic-tion)，是我国20世纪90年代从瑞士安伯格(AMBEＲG)测量技术公司引进的一套先进的地质超前预报探测系统，也是我国目前应用较为广泛的一种。TSP和其他的反射地震波方法一样，采用了回声测量原理:地震波在指定的震源点(通常在隧道的左边墙或右边墙，大约24个炮点布成一条直线)用小量炸药激发产生，产生的地震波在岩石中以面波的形式向前传播，当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗界面，例如断层，岩石破碎带，岩性突变等)时，一部分地震信号返回来，一部分地震信号透射进入前方介质，反射的地震信号被两个三维高灵敏度的地震检波器(一般左边墙和右边墙各一个)接收。通过对接收信号的运动学和动力学特征进行分析，便可推断空洞断层，岩石破碎等不良地质体的位置、规模、产状及岩石力学参数。
1．2红外探水超前地质预报方法对地球表层岩体的温度起到主导作用的是地球地热场。在一定深度范围内，深度方向每增加1km，地热场的温度则相应的增加30℃，而与其垂直的水平方向，地热场的温度变化却非常小，由此得出结论，在一定深度下，开挖隧道的岩体，可将其看做位于一恒定温度场中，为一常温场，温度的变化几乎为零。所以，当预计即将开挖的掌子面后方存在含有水的岩层，如溶洞、裂隙水等，且该含水岩层与开挖岩体存在一定的温度差时，岩体中会产生相应的热传导和对流作用，那么温度场即不再为恒温场，故而会产生一定的温度异常场，由于这种异常的存在，故掌子面上会存在着温度的差异，所以利用红外辐射测温法测定这种温度变化差异，就可预报掌子面前方的含水层情况。这种方法就是红外探水超前地质预报方法。
1．3其他几种超前预报方法超前预报法除了上述介绍的几种之外，还包括HSP水平声波刨面法、声波CT技术等几种方法，相对而言，这几种方法运用较少。以下简要的介绍这几种方法的原理:1)HSP水平声波剖面超前地质预报方法。由于波的传播过程遵循惠更斯―菲涅尔原理和费马原理，故该方法的原理是建立在弹性波理论的基础之上。HSP水平声波剖面超前地质预报方法有其局限性，探测时的前提条件是岩溶洞穴及充填物与周边地质体间存在较明显的声学特性差异。预报时，在隧道的施工掌子面或边墙处发射低频声波信号，同时，在隧道内其他地点接收反射波的信号，通过对探测到的反射波信号进行时域、频域等方法的分析，就可以了解掌子面前方岩体的变化情况。2)声波CT超前地质预报方法。声波CT超前地质预报方法的基本原理与CT技术原理相同，在做预报时也有相应的物理前提，即物性差异不同的介质，在其内部声波的传播速度也不同，通过这种预报方法，在密集对穿的测试方式下，可以通过声波在不同介质中传播速度的不同来计算模拟出物体内部不同物性的具体性质，再通过现场收集到的地质资料的分析，从而达到对预报的掌子面前方的岩体内部的地质体进行三维图像的直观展示。
2常用隧道探测方法的特点
2．1TSP超前地质预测预报法的特点优点:1)该方法适用的范围比较广，适用于各类地质情况;2)对掌子面前方的距离预报较长，能预报掌子面前方达500m深度;3)不影响隧道施工，只是在接收信号时短暂停止施工即可;4)用时短，每次的探测时间约为455)投入费用较少，单位长度隧道的超前地质预报费用非常低;6)成果快，仅需要一天时间即可完成成果报告。缺点:1)存在部分因断层、大型节理带与掌子面角度为钝角时，活隧道因开挖空腔挡住地震震源产生的地震波，使其无法穿透，不能经过反射镜面反射，使得待接收装置无法接收，而导致局部断层等不被识别。2)TSP的成果质量受到现场起爆点、接收点钻孔的位置、长度以及角度等的影响非常严重。3)因为所使用的设备均为进口设备，所以成本较高，在普通隧道施工中应用较少。
2．2红外探水超前地质预报法的特点优点:预测速度快，占用施工时间较少;数据分析快，预测工作结束时，就可以得到初步结论。缺点:仅仅可以预测出含水岩体的大致方位，不能给出含水岩体的具体位置及所含水量及水压等详细数据。
经过前面的分析，我们从总体上了解了隧道工程超前地质预报的发展概况以及现阶段我国所常用的几种超前探测方法，并对其优缺点进行了简要的分析。近年来，随着技术的不断发展，将会越来越多地采用数值模拟计算方法来模拟隧道围岩的变形。
作者：朱飞 刘国正 彭红明 单位：青海省环境地质勘查局超前地质预报的隧道工程论文责任编辑：杨雪&&&&阅读：人次
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