原文传递
基于凿岩台车随钻参数和声波信息的隧道地应力估算方法及应用
| 论文题名： | 基于凿岩台车随钻参数和声波信息的隧道地应力估算方法及应用 |
| 关键词： | 凿岩台车;随钻参数;声波信息;地应力;综合分析;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国基础设施建设进一步向西部延伸，极端复杂地质条件环境越来越多，特长深埋隧道成为常态，这给地质勘查、施工组织及工程建设带来很大的挑战，其引发的高地应力问题易导致硬岩岩爆和软岩大变形等一系列工程难题，与此同时，极复杂地质条件下常规作业方式效率低且风险较高，在川藏铁路大规模机械化施工背景下凿岩台车成为钻爆法隧道施工主力军。因此，充分利用凿岩台车钻进时记录的随钻参数进行地应力状态的探查具有较为重要的意义，但地应力是一项成因复杂的地质参数，仅仅根据随钻参数很难测求，本文结合钻孔声波方法，开展基于凿岩台车随钻参数与声波信息的地应力估算方法的研究探索。主要研究成果如下: (1)推导了凿岩台车随钻参数和岩石力学参数的定量关系。明确了凿岩台车冲击回转破岩作业模式，分析了凿岩台车破岩时的能量转移过程，基于赫兹弹性接触理论和能量守恒定律，建立了凿岩台车随钻参数与弹性模量、泊松比以及拉梅常数的定量关系。 (2)建立了基于凿岩台车随钻参数和声波信息的隧道地应力估算方法。设计了隧道声波采集系统和随钻参数采集方法，构建了波速矢量获取和波速椭圆拟合方法;开展了地应力估算的现场实施，采用椭圆回归分析方法对得到波速椭圆的长短轴方向和大小，并最终对隧道地应力大小和方向进行了估算;开发了基于凿岩台车随钻参数和声波信息的隧道地应力快速估算系统，实现了对地应力的快速估算。 (3)提出了工程隧址区地应力场综合分析方法。构建了基于机器学习算法的三维地应力场反演方法，建立了包括地质构造分析、震源机制解、现场实测以及数值模拟的工程隧址区地应力场综合分析方法，并对实际工程开展了综合评估。 |
| 作者： | 张涛 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 石少帅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
