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瞬变电磁法隧道超前地质预报正演模拟及应用实例
| 论文题名： | 瞬变电磁法隧道超前地质预报正演模拟及应用实例 |
| 关键词： | 隧道施工;不良含水构造;瞬变电磁法;超前地质预报 |
| 摘要： | 瞬变电磁法(TEM)是一种时间域地球物理探测方法，其广泛应用于矿产勘探、灾害预报和工程应用等领域。在隧道施工过程中，断层、裂隙、溶洞等是常见的地质不良体，而这些不良地质体往往伴随着大量的水体，如果在隧道开挖过程中没有提前采取有效的预防措施，则可能引发突水突泥等地质灾害的发生;由于瞬变电磁法对低阻体反映灵敏，水体相对隧道围岩来说属于低阻体，将瞬变电磁法引用到隧道超前地质预报成为近年的研究热点。针对隧道不良含水构造的瞬变电磁响应特征和隧道突水突泥灾害的瞬变电磁探测与预报进行了以下三方面的研究并取得了相当的研究成果: 1.采用Ansys电磁模拟软件对各种复杂的地质模型进行了二维瞬变电磁正演，在充分分析模型参数的基础上，完成了对隧道含水构造模型的构建和二维数值模拟并针对特殊构造分析了电磁响应特征，同时对瞬变电磁探测的整个反应过程进行视图再现。数值模拟的主要成果如下:通过数值模拟实验的结果可以看出，全空间和隧道空间的瞬变电磁响应差异主要集中在前期。低阻破碎带模型中瞬变电磁响应的影响主要集中在:(1)破碎带厚度越厚响应值越大;(2)破碎带距离掌子面越近响应值越大;(3)破碎带规模越大响应值越大;(4)破碎带和围岩的相对电性差异越大，其响应值相差越大。不同充实度的充水溶洞对瞬变电磁响应表现为:溶洞充实度越大，电磁响应值越明显。 2.根据相似性原理，选取合适的实验材料，设计了物理模型实验，对各种低阻地质体进行模拟并分析各瞬变电磁响应。主要成果如下:隧道空间的存在对探测结果有一定的影响，这个影响主要集中在对探测信号反应值大小的影响，对探测距离与探测反应值的衰减规律和反应出的现象影响不大。针对不同位置低阻体，电磁感应衰减曲线和多测道图均显示出一定的规律。模拟了金属干扰的影响，结果显示金属干扰对探测结果影响很大，一般来说应该尽量掌子面后方存在大量的金属干扰物或者金属干扰物应该远离掌子面。 3.以岑溪大隧道和岭脚隧道为依托，结合地质勘查报告和实际开挖记录，对隧道突水突泥问题进行了预报，并引入了扇形探测新方法，预报结果和实际开挖结果相符，预报结果可信。 |
| 作者： | 刘昭军 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 周东;黄世武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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