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隧道电法探测电极的面极化特性研究
| 论文题名： | 隧道电法探测电极的面极化特性研究 |
| 关键词： | 隧道施工;超前地质探测;电法勘探;外推测量;界面极化 |
| 摘要： | 随着我国国民经济的高速发展，需要建设大量的公路、铁路隧道。TBM(全断面隧道掘进机)因其掘进速度快、围岩扰动小、施工质量好等特点，应用越来越广泛。而隧道施工过程中会遇到断层、滑坡、溶洞和岩爆等情况，造成极大安全危害，因此必须及时发现隧道前方不良地质体，采取措施保证施工安全。 BEAM（Bore-tunneling electrical ahead monitoring）是专为TBM开发的一种在线超前地质探测方法，但是，BEAM法中刀盘金属既是供电电极也是测量电极，此时电极与地质体之间存在的界面极化作用，会叠加到地质体所产生的极化上，掩盖了地质体真实的极化。 要提高BEAM法前探的灵敏度，就要测量并扣除供电电极的界面极化电压。为解决金属电极与泥状岩土材料之间的界面极化电压的测量问题，本论文提出了一种外推法界面电压测量原理与装置，并探讨了频率、测量电极材料、供电电极材料、电流密度、含水量等因素对界面极化的影响。 实验测试结果表明，该方法能够准确测出泥状岩土与金属电极之间的界面极化电压。在0.1～100Hz的频率范围内，激发极化效应受外界影响因素小，重现性好。不同材料的测量电极对介质极化和界面极化没有影响。不同材料的供电电极，界面极化有较大差异，对体极化无影响，其界面极化的顺序为：2A12铝＞H62铜＞Q235C钢≈Q235A钢≈45＃钢。电流密度对介质体极化影响很小，界面电压随电流密度增加而增大。界面电压随着含水量的增加而增大，含水量为40％时界面电压达到最大，随后随着含水量的增加而减小，含水量大于50%时，界面电压基本稳定。 当泥状岩土中含有木炭或水洞等异物时，将泥状岩土与供电电极之间的界面极化电压从总电压中扣除后，可以明显提高体极化率测量灵敏度，因此，该方法对实际BEAM法超前探测中灵敏度的提高具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 孙中华 |
| 专业： | 物理化学 |
| 导师： | 莫婉玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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