论文部分内容阅读
隧道工程修建的重点和难点之一是需要清楚隧道前方的不良地质条件。受自然地质条件的影响,围岩经常发生塌方,突涌水,涌泥沙等隧道病害。为了最大程度地减少隧道工程中出现的塌方,突涌水和突泥等隧道病害,为了详细地了解隧道前方的工程地质条件和水文地质条件,超前地质预报技术作为一门学科逐渐兴起,各种隧道地质超前预报方法应运而生。其中,TSP地震反射波法是近年来发展最快、应用最广泛、效果最明显的一种超前预报方法。这种方法的优点是预报范围比较广泛,预报的距离比较长,对隧道的施工干扰比较小,探测比较精确,这些优点是其他方法无可取代的。对不同地质条件下的TSP响应特征研究可以提高预报的准确性和可靠性,可以更加准确地辨别掌子面前方的不良地质条件,更加可靠地划分围岩的工程类别,可以进一步增加施工安全性,避免经济损失。除此之外,还可以建立一些不良地质条件下的TSP解译标志,这对工程应用非常具有指导意义。因此,对于不同地质条件下的TSP响应特征研究变得尤为重要。本文介绍了TSP隧道地质超前预报法的基础理论和基本原理、数值模拟基本原理、TSP隧道超前地质预报数据采集过程、TSP隧道地质超前预报的数据处理流程和注意事项,并且针对TSP隧道地质超前预报建立了断层和岩溶的模型,对模型进行了正演模拟,结合典型的工程实例,从正演模拟结果和工程实例中提取了断层和岩溶的TSP响应特征,建立了断层和岩溶的TSP解译标志。主要的研究内容和研究成果如下:(1)综合对比和分析了各种隧道超前地质预报的方法。TSP隧道地质超前预报法采用负视速度法原理,通过处理采集到的原始数据可以有效地探测隧道前方的不良地质条件,例如断层破碎带,岩溶等。(2)通过研究数值模拟,建立了一些断层和岩溶的模型,其中包括不同走向的断层,对其进行正演模拟,并将其结果进行反演,验证了其正确性。通过进行正演模拟可以得出地震波的波场快照和TSP地震记录,从其中可以很清楚地了解地震波在隧道中的传播规律和响应特征。(3)通过正演模拟得到的地震波场快照和TSP地震记录,最后结合大量的工程实例,对比分析得出了断层和岩溶的TSP响应特征,建立了一套关于断层和岩溶的TSP解译标志。(4)提出了一些关于提高原始数据采集质量的办法和解决单一物探方法的多解性和盲区的办法,并指出TSP地震反射波法对一些特殊的不良地质条件还无法做出精准的预报,例如高地应力地区,含气构造(瓦斯等),在这些方面还需要进一步的研究。