摘要: |
隧道施工中的地质超前预报关系到工程的安全、质量和进度,因而倍受关注。直流电法由于工作方便、原理简单、仪器简便易操作,在隧道超前预报中有了一定的应用,但是易受旁侧干扰,在超前预报中一直不是主流方法。文章根据测井电流聚焦条件下的电极布置方式,设计了聚焦电流隧道超前预报的电极布置方式,利用屏蔽电极控制电流方向,使电流有探照灯一样的功能,从而解决传统电流电阻率超前预报探测遇到的旁侧影响问题。
论文首先介绍了目前超前预报的主要方法及在实际施工中的应用,直流电法隧道超前探测的研究现状、实际应用效果以及存在的问题。
其次根据测井的聚焦电流的电极布置,分析屏蔽电极产生的电场的特征,设计了聚焦电流法超前预报探测的电极布置方式。
然后用有限单元法对聚焦电流法超前预报进行有限元模拟,根据当异常体在坑道中间时随着掌子面不断靠近异常体归一化电位的变化曲线,分析论文设计的聚焦电流超前探测电极布置方式的可行性。
最后在正演模拟的基础上进行导电纸和土槽实验,设置供电极距、异常体到掌子面的垂直距离(H)、异常体到隧道中线的距离(L)、异常体大小等各种参数分析聚焦电流法隧道超前预报的影响因素和超前探测范围,并比较了设计的聚焦电流的电极布置超前探测的效果,验证了聚焦电流法超前探测的适用性。
通过有限元三维正演模拟、导电纸实验和土槽实验证明,论文设计的利用屏蔽电极控制电流方向而使电流聚焦的电极布置方式有较好的超前探测效果,而且数据分析解释简单。
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