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基于近红外光谱的隧道内蚀变带快速识别及岩石含水量反演
| 论文题名： | 基于近红外光谱的隧道内蚀变带快速识别及岩石含水量反演 |
| 关键词： | 隧道工程;地质勘测;蚀变带;岩石含水量;近红外光谱 |
| 摘要： | 我国已成为世界上隧道修建规模和难度最大的国家，当隧道开挖掘进至不良地质影响区时易发生围岩变形、塌方、突涌水等地质灾害，严重影响隧道施工，甚至给人员财产安全带来了威胁。不良地质影响区内的岩石存在矿物异常、物理参数异常等明显特征，通过采集、分析岩石信息可以快速识别乃至预测隧道内的不良地质体，对于保障隧道安全快速施工具有重要意义。近红外光谱技术具有无损、快速、无需制样等优势和特点，可以在隧道内对岩石进行原位、快速测试，采集岩石的光谱信息并快速分析，实现在隧道施工过程中的岩石矿物成分、含水量变化等信息的实时反馈。因此本文基于近红外光谱技术，针对隧道施工特点，建立了一种隧道内蚀变带快速识别方法及体系，实现隧道内蚀变带的快速识别;分析讨论岩石近红外光谱数据同含水量之间的相关性，证明了利用光谱数据反演岩石含水量方法的可行性:结合包络线去除(Continuum Removal)模型和分数阶微分(Griinwald-Letnikov)方法，提出CR-GL光谱处理模型及CR-GL光谱解混模型，并应用于上述的隧道内蚀变带快速识别及岩石含水量反演的研究中，有效提升了光谱分析的效果。本文的主要研究内容及成果包括: (1)通过文献调研等方法，分析、总结包络线去除模型和分数阶微分方法的用途和优势，结合两种方法，提出建立一种CR-GL光谱处理模型，并将该模型代入光谱线性解混模型中得到CR-GL光谱解混模型。将建立的CR-GL模型应用于后续的矿物光谱解混和岩石含水量反演的研究中，证明了模型对于提升光谱分析效果的有效性。 (2)针对隧道施工特点，建立了一种基于近红外光谱的隧道内蚀变带快速识别方法及体系，将该方法应用于新疆YE工程中，成功判识了隧道内遭遇的绿帘石化蚀变带和浊沸石化蚀变带，对蚀变程度进行了定量描述，并为预测掌子面前方的蚀变带提供了参考信息，有效提升了识别效率，满足了隧道安全快速施工的需求。 (3)采集YE工程中的凝灰岩样品，测试不同含水量条件下的光谱数据。通过分析讨论不同光谱特征同含水量变化之间的相关性，发现波长1900nm处光谱吸收谷的面积特征参数同岩石含水量之间的相关性最强，验证了基于近红外光谱反演岩石含水量方法的可行性。 |
| 作者： | 许广璐 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 许振浩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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