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核磁共振探测隧道掌子面前方含水体方法及应用研究
| 论文题名： | 核磁共振探测隧道掌子面前方含水体方法及应用研究 |
| 关键词： | 隧道工程;含水构造;核磁共振;空间定位;水量预报 |
| 摘要： | 随着国民经济的快速发展，我国将在交通、水利水电及城市地下空间开发等领域建设更多的隧道与地下工程。在隧道建设过程中，隧道沿线的断层破碎带、溶洞暗河、软弱夹层、节理发育区域等各类含水构造对施工造成了极大的安全隐患，能否科学有效的探查隧道掌子面前方的含水构造情况极为重要。当前超前地质预报方法有很多，其中一些技术已经比较成熟，对隧道前方是否存在不良地质体能够做出较为可靠的判断，但是在含水构造的空间定位和水量定量预报的问题上，只能做到定性的判断，还没有一种能够直接定量预报含水体的方法。核磁共振方法与其他地球物理方法相比，最大的优势在于探测到的响应信号和水体大小有直接关系，可以直接探测出地层的含水量情况。目前，国内外将核磁共振方法应用到隧道超前预报的研究非常少，这是隧道超前地质预报研究领域的一个新方法。 本文针对现有超前地质预报方法在水量预报上的不足问题，介绍了隧道超前地质预报的多种方法以及核磁共振找水技术的研究现状，采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场试验的方法对核磁共振技术在隧道超前地质预报中的应用进行了研究，主要研究成果及结论如下: (1)目前的隧道超前地质预报方法并不能直接做到含水体水量的预报，核磁共振技术是目前能够直接找水的一种方法，但核磁共振探水方法在隧道超前预报方面的研究还非常少。 (2)介绍了核磁共振探水原理，优化了核磁共振方法在预报隧道含水体方面的工作方法与计算方法，对隧道内实施核磁共振超前预报的方式提出了一些建议。 (3)开展了隧道核磁共振探水的数值模拟计算，增大发射能量以及提高接收信号的灵敏度，能够分辨出可用的含水层信息。将粒子群算法与小波变换应用于核磁共振数据反演，可以降低噪声，提高信噪比。 (4)开展了隧道核磁共振探水的室内试验，发现了不同含水体水量的核磁共振响应特征，揭示了核磁共振信号对不同水量的反映规律。 (5)开展了隧道核磁共振探测含水体水量的工程应用研究，探讨了工程现场施工条件下核磁共振预报的实施程序、影响因素及降噪方法，现场试验表明:核磁共振方法探测到的围岩含水量变化趋势与隧道围岩实际含水情况相近，探测得到的围岩含水量与实际基本一致，该方法有待进一步研究完善。 |
| 作者： | 张楠 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 薛翊国;孙怀凤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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