一、声波法在大瑶山隧道地质预报中的初步应用(论文文献综述)
牟元存,曹强,高树全,刘博[1](2021)在《隧道综合超前预报效果及其影响因素分析》文中研究说明隧道综合超前地质预报是个系统性的工作,做好隧道综合超前地质预报工作,有利于进一步探明掌子面前方的地质情况,降低地质灾害发生的几率和危害程度,最大程度保护好现场一线人员的生命和财产安全。本文通过近2 000余公里隧道超前地质预报工作实践并结合一些最新的科研成果,简要回顾了超前预报发展历程,通过设计阶段和实施阶段开展的超前预报工作内容、成功案例的展示、影响预报效果的因素分析等几个方面,对隧道综合超前地质预报工作中预报效果及其影响因素展开论述。得出客观地认识目前隧道超前地质预报技术发展水准,规避影响预报效果的诸多不利因素,有利于推动预报技术的发展和进步。
高成路[2](2021)在《隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法》文中指出突水灾害严重制约着我国隧道及地下工程建设向更高质量、更高效率迈进,成为交通强国战略目标实现道路上的一道阻碍。深入认识突水灾变演化过程及其灾变机理,是解决隧道施工安全防控难题的理论基础。近年来,随着计算机技术的飞速发展和数值分析方法的广泛应用,利用数值模拟手段解决工程建设难题、再现地质灾害演化过程、揭示灾变过程中关键信息演化规律逐渐成为了研究热点,也为科学认识隧道突水灾变演化过程提供了解决思路。本文以隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法为主要研究目标,针对隔水岩体在隧道开挖卸荷与地下水渗流综合作用下发生的渐进破坏过程,利用基于非局部作用思想的近场动力学方法,采用理论分析、数学推导、程序研发、算例验证以及工程应用等手段,通过将近场动力学在模拟固体材料连续-非连续变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,建立了描述流体压力驱动作用下裂隙岩体流-固耦合破坏过程的近场动力学模拟分析方法,并提出了描述隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法与三维高效求解的矩阵运算方法,构建了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,成功应用于典型岩溶隧道突水灾变过程模拟,揭示了不同影响因素对隔水岩体渐进破坏突水灾变演化过程的影响规律,为隧道突水等相关地质灾害的预测预警及安全防控提供了重要的研究手段。(1)岩体往往是由节理裂隙等不连续结构面切割而成的岩块构成的,存在明显的不连续变形特征。据此,通过引入描述节理裂隙强度弱化效应的折减系数建立了节理裂隙岩体强度折减本构模型,通过引入反映物质点不可压缩效应的短程排斥力和反映材料非均质特性的Weibull分布函数建立了描述材料在压缩荷载作用下发生非均匀破坏的近场动力学基本控制方程,并且自主研发了基于矩阵运算的三维近场动力学高效求解方法和程序,实现了近场动力学在节理裂隙岩体压缩破坏过程中的有效模拟。(2)裂隙岩体流-固耦合破坏机制是隧道岩体破坏突水灾变演化过程模拟的关键。据此,基于近场动力学非局部作用思想,建立了模拟地下水渗流的等效连续介质、离散裂隙网络介质以及孔隙-裂隙双重介质近场动力学模拟方法,结合有效应力原理,提出了反映固体材料变形破坏与地下水渗流耦合作用的物质点双重覆盖理论模型,建立了模拟裂隙岩体水力压裂过程的近场动力学流-固耦合模拟方法,揭示了裂隙岩体水力压裂过程中应力-渗流-损伤耦合作用机制。(3)开挖卸荷是诱发隧道围岩损伤破坏及突水的主要原因,目前近场动力学方法尚未在岩土工程领域广泛应用,且缺乏描述围岩卸荷过程的理论与方法。据此,提出了模拟隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法,通过与工程现场观测数据及前人研究结果进行对比,验证了该方法在模拟隧道开挖损伤区演化规律方面的有效性和可靠性,进而建立了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,实现了应力-渗流耦合作用下节理地层隧道开挖损伤区分布位置及形态的有效预测,为隧道施工过程岩体破坏突水灾变模拟提供了有效的数值方法。(4)隧道岩体破坏突水是不良地质构造与地下工程活动综合作用下发生的一种典型的连续-非连续动态变化过程,对数值模型的建立和求解提出了更高的要求。据此,应用自主研发的基于矩阵运算的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,依托歇马隧道典型溶洞突水案例,实现了模型试验尺度岩溶隧道施工过程中隔水岩体在开挖卸荷与地下水渗流综合作用下,开挖损伤区与渗透损伤区接触-融合-贯通直至突水通道形成的全过程模拟。(5)岩溶隧道突水灾变机理十分复杂,正确认识突水灾变发生条件与影响规律是突水灾害防控的基础。据此,依托歇马隧道工程实例,开展了工程尺度岩溶隧道突水灾变过程模拟,通过对比分析不同影响因素条件下隔水岩体渐进破坏与突水通道形成过程,揭示了溶洞发育规模、溶洞水压力、围岩材料性能和隧道埋深等因素对突水灾变过程的影响机制,通过防突结构最小安全厚度和突水防控措施分析,为岩溶隧道突水灾害预测预警及安全防控提供了科学指导。(6)近场动力学凭借其模拟材料损伤破坏的独特优势,在岩土工程领域拥有巨大的应用潜力,但是目前尚无成熟的数值仿真软件推广应用。据此,基于自主研发的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,利用C++与Matlab混合编程技术,开发了具有自主知识产权的界面友好、操作方便、扩展性强的适用于岩土工程问题的专业数值仿真软件——近场动力学工程仿真实验室(PESL),为近场动力学在岩土工程及其他领域的推广应用提供了借鉴。
张洪伟[3](2021)在《富水隧道施工期地下水运移特征模拟及水环境效应》文中研究指明富水隧道施工建设对工程安全以及地下水、生态环境均会造成较大的威胁和影响,虽然当前隧道工程逐渐考虑到地下水和生态环境保护的重要性,但是出于工程经济性、可操作性等方面的考虑,隧道建设对地下水系和环境的破坏仍然很大,甚至会造成地下水环境和山体生态植被不可逆转的永久破坏。富水隧道复杂的地质构造和水文地质条件,使得对隧道施工影响下的地下水流场分布、衬砌水压力变化、渗漏污染物跟踪和影响以及总体水环境负效应评价成为摆在隧道建设者和各国学者面前需要深入研究探讨的一项重要课题。本文以典型富水隧道——正在施工建设的渭武高速公路木寨岭隧道为例开展研究,采用有限差分原理,结合Visual Modflow、Flac3D等主流三维渗流场模拟软件构建了隧道隧址区地下水渗流场、衬砌外水压力和隧道施工典型污染物的数值模拟模型,并采用AHP层次分析法确定了水环境负效应评价指标权重,采用综合模糊评价法开展了隧道施工期水环境负效应评价。主要研究成果如下:1、推导出了考虑渗流速度的隧道涌水量和衬砌外水压力理论计算公式,包括施作注浆圈和衬砌,仅施作衬砌以及未施作注浆圈和衬砌几种工况,并用传统公式验证了其可靠性,上述公式对隧道涌水量精确预测计算提供了参考。2、模拟了木寨岭隧道隧址区开挖前天然状态、开挖后完全排水状态、开挖后封堵状态下的渗流场分布运移情况。隧道开挖3个月后隧址区地下水水位急速下降,产生“漏斗状”降落,3个月至24个月地下水水位下降趋势变缓,但仍以涌水的方式持续流出,对地下水环境产生破坏。隧道排水系统完全封堵后,地下水位需要1-2年时间才能逐步恢复稳定,降落漏斗消失,接近原有流场状态。隧道地下水渗流场降落漏斗的产生和恢复研究为隧道施工合理“限排”提供了论据。3、采用Flac3D软件模拟了木寨岭隧道不同建设时段、不同排放模式下的衬砌外水压力分布情况,模拟分析结果显示,隧道开挖会造成隧址区地下水位呈现显着降落漏斗;注浆圈及衬砌结构水压力值随隧道洞顶压力水头的增大而增加;随注浆圈内外壁厚度的增大注浆圈外壁水压力值减小,而衬砌未发生明显改变;注浆圈水力传导系数与注浆圈和衬砌水压力具有显着相关性,且系数最小时对衬砌的影响最大;随着衬砌水力传导系数的减小注浆圈和衬砌外的水压力值均减小;隧道衬砌外各监测点水压力值分布规律为:下拱底>左拱脚>左拱腰>左拱肩>上拱顶。上述隧道施工堵水和排水的压力分布研究成果能够为隧道施工衬砌受力加固、限排水力传导系数控制等提供理论依据。4、应用Visual Modflow软件对木寨岭隧道施工废水石油类污染物的地下水迁移特征的模拟结果显示,石油类污染物泄露至地下水后会沿着水力梯度方向纵深迁移,并在地下水水动力弥散作用下发生横向迁移,最终形成接近“椭圆状”的污染晕;集水池下透水层的石油污染物浓度由2年后的100 mg/L增长到7年后的500 mg/L;在停止泄露后的23年内,污染物晕散外边界几乎扩大至整个模拟区域,中心极值浓度由500 mg/L下降到180 mg/L,但仍按水流水力梯度方向缓慢迁移;经过20年的迁移运动会有少量污染物由透水层向下迁移至含水层,但30年模拟期内隔水层未发现污染物;说明隧道施工期污染物一旦渗入地下水,会在透水层和含水层长期迁移扩散,对地下水环境和相关生物造成威胁。5、应用层次分析法、综合模糊评价法对木寨岭隧道施工期地下水环境负效应开展了评价研究,构建了以自然地理、水化学、地质-水文地质、隧道工程四个因素类、23个具体影响因素为基准层和指标层的评价指标体系结构,将水化学特征和典型污染物因素纳入评价体系,建立了影响因素评价等级标准、模糊综合评价模型、隶属函数及量化指标,综合评价木寨岭隧道施工期地下水环境负效应结果为中等,隧道施工造成的水环境破坏作用明显,该研究成果为国内相关富水隧道施工的水环境负效应影响评价提供了借鉴参考。
张中[4](2021)在《隧道富水构造瞬变电磁场响应特征及其超前判识研究》文中研究说明随着“川藏铁路”“川藏高速”“滇中引水工程”等一些世界级重大工程的不断投入与建设,我国隧道工程重心逐渐转向以高地应力、高地温、高水压、强岩溶、多活动断裂为特征的地质环境异常复杂区域。隧道重大地质灾害中涌突水灾害诱发的事故约为45%,易造成重大人员伤亡和恶劣社会影响,是隧道施工过程中最具挑战性的问题。然而,针对隧道富水超前预报,传统预报方法主要对地质界面的间接预报,对富水电性特征的直接探测研究尚存在不足、隧道复杂环境下瞬变电磁三维有限元研究成果较少。开展瞬变电磁法对隧道富水构造的响应特征规律和超前判识方法方面的研究,具有重要的理论和工程实践意义。基于此,本文以隧道富水构造为研究对象,瞬变电磁法为探测方法,充分运用现代工程地质、地球物理、统计归纳、数值模拟、对比研究等方法,从富水构造地质地球物理模型与特征、瞬变电磁有限元三维正演算法与场响应以及基于瞬变电磁特征的富水构造超前判识与应用进行深入研究,初步构建了隧道涌突水超前判识的地质地球物理融合分析框架。通过研究,获得如下主要成果和认识:(1)将隧道富水构造分为富水岩溶、富水断层和富水裂隙破碎带三大典型类别。基于案例统计得知充水岩溶类构造占51%,以溶洞溶腔、管道及地下暗河的富水构造形式为主,多形成突水突泥等形式的重大危害;富水断层类构造占总量的28%,多为富水导水断层、隔水断层构造,形成突水突泥为主的重大甚至极严重的灾害;富水裂隙破碎带类构造案例占总量的21%,主要包括褶皱构造裂隙破碎带和岩性交界裂隙破碎带。富水岩溶、富水断层和富水裂隙破碎带对富水性直接反应的电性与介电性质差异,是瞬变电磁方法的探测应用的物性基础,进而建立了与三大富水构造相对应的地电模型。(2)在隧道环境瞬变电磁法时间域矢量有限元三维正演方法研究方面。针对隧道空间小,多角度探测的局限,在网格剖分方法上采用一阶四面体剖分,可以更精准的模拟复杂地质条件变化;在数值解法上采用时间域直接求解,避免了先在频率域求解再转到时间域求解的精度降低。首先通过时域麦克斯韦方程及边界条件,进行时域电磁场控制方程推导;其次基于伽辽金加权余量法推导出矢量有限元控制方程相应的弱形式方程,并采用一阶四面体剖分单元推导出节点处的插值函数和棱边上的矢量基函数,进行单元分析。采用局部加密的非结构化网格剖分方法对隧道环境场源区和异常区域进行针对性地加密,将回线源拆分为多个电流元串联的组合方式克服源周围的奇异性,实现了的隧道瞬变电磁法场响应计算。最后采用均匀全空间模型和Newman模型进行算法正确性与精度验证,本文计算结果吻合很好,相对误差控制在2.5%和2%以内。(3)获得了隧道典型富水构造的瞬变电磁响应特征及规律。对富水断层、均匀全空前瞬变电磁场特征:磁场垂直分量随着时间向后推移,垂直磁场的正值部分随着时间的延长向外扩撒,中心极值也逐渐变小,最大值始终位于中心位置,等值线由密变稀疏,直到最终Hz强度越来越弱。瞬变电磁探测具有方向性,瞬变电磁沿着探测线圈轴线的探测方向探测,以获得最强感应场强度。从不同位置的测点曲线来看,掌子面正对的测点获得响应曲线最强,旁测测点响应随着距离的增加逐渐减弱。不同测量角度对瞬变电磁响应影响较大,模拟结果显示测量角度0°时瞬变电磁场与低阻地质体取得最佳耦合,其响应值最大。隧道轴线剖面上的瞬变电磁响应等值线轮廓基本可以描绘出富水构造的形态、位置、边界等信息。感应电动势在富水构造内呈现强响应出现极大值,与富水构造低电阻率相对应,在富水构造外侧呈现相对弱响应,出现极小值。岩体裂隙富水时,感应电动势响应会在对应区域发生小范围的高值闭合。对于富水裂隙带,其等值线呈现出多个感应电动势圈闭区域,且单个圈闭范围小,在不同角度的感应电动势剖面上呈现出较明显差异;感应电动势封闭区的形态各不相同,与溶隙、裂隙发育走向相似。瞬变电磁场受巷道内金属设备影响的主要来源是施工台车。台车距离探测线圈越近,其干扰越强,距离越远干扰则越弱。且台车在距离线圈30 m以上时,可以忽略台车对于隧道瞬变电磁场的所产生的干扰影响。(4)建立了以瞬变电磁富水电性指标和地质特征直接富水指标为主的模糊神经网络富水构造判识方法。在地质地球物理分层次多源信息约束的分析框架下,将数值模拟获得的富水构造瞬变电磁场响应特征与典型案例图像判识特征相结合,采用正演模拟进行瞬变电磁现场探测参数的辅助设计,将正演模拟应用到富水构造的超前判识过程中。最终选取瞬变电磁视电阻率图像判识特征、视电阻率统计阈值、掌子面地下水、勘察设计资料等地质特征与瞬变电磁直接判水指标主,建立基于模糊神经网络模型的富水构造超前判识方法。(5)将瞬变电磁响应磁特征、正演模拟辅助参数设计、分层次多源超前判识方法运用于天池隧道富水岩溶裂隙超前判识。正演模拟进行探测参数设计优化后采集了最佳响应数据,同时模糊神经网络增加了地质与瞬变电磁的直接富水指标,提高了预测准确率。此外,还将瞬变电磁法成功应用于新华隧道富水溶洞、新越西隧道富水断层的探测。实例证明瞬变电磁对富水构造的探测准确性高。
廉明[5](2020)在《双线铁路软岩隧道施工大变形控制技术研究》文中指出随着我国经济建设的不断发展,交通事业不断完善,西南地区的铁路建设已进入一个高峰期。由于复杂的地形地貌、特殊的地质条件,穿过高地应力和周围地区岩层较弱的深埋长大隧道仍在涌现。其中,软弱围岩隧道的大变形是一种造成施工困难、施工效率低下、工程经济负担增大的严重问题。在已修建的兰渝铁路、成兰铁路等众多隧道中,均出现了由于大变形带来的钢架扭曲、喷混剥落等问题,严重影响了施工安全与进度。因此,有必要研究软岩大变形隧道在高地应力条件下的施工控制技术。本文依托成兰铁路云吞堡隧道工程,运用理论调研分析、现场力学试验和数值模拟等方法,分析了双线铁路软岩隧道的大变形特征及破坏模式,从开挖工法、支护体系方面研究了针对于双线铁路软岩隧道大变形的施工控制技术,具体成果如下:(1)以云吞堡隧道为依托,总结出隧道大变形特征表现为初期变形速率高、累计变形总量大、变形持续时间长、自稳时间短。隧道大变形主要受高地应力、地层岩性、地质构造、工程扰动和地下水的影响。(2)不同施工方法对隧道围岩变形量的控制效果不同,表现为三台阶预留核心土法>三台阶法>两台阶法;拱顶沉降值随着初支封闭距离的增大而增大;相同初支封闭距离条件下,随着台阶长度增大拱顶沉降逐渐增大,边墙水平收敛逐渐减小。(3)通过理论分析及现场监测发现:采用超前管棚预支护,可以有效控制拱顶沉降,保障掌子面稳定。采用双层初期支护、超长锚杆并配合背后注浆技术,可以有效控制云吞堡隧道发生的大变形,从根本上解决初期支护破坏侵蚀的问题。(4)通过现场对比试验,发现两台阶工法条件下初支与围岩接触压力略大于三台阶工法。拱肩位置拱架内力大于三台阶工法下拱架内力,而拱顶位置处相反;三台阶法施工条件下围岩变形量比两台阶法小,总变形量约为两台阶的51%~60%。
许明亮[6](2020)在《岩溶隧道不良地质体识别与巨型空洞施工对策研究》文中研究指明随着西南地区的高速发展,伴随着公路、铁路网的建设,涌现了大量的隧道工程。然而,西南地区独特的地质条件,使得在此区域修建的隧道工程不得不穿越岩溶发育位置。因此,岩溶等不良地质给施工带来了很大的安全隐患。若能掌握隧道前方的地质情况,再结合相应的施工对策,便可以有效的避免突水、突泥、塌方等不必要的岩溶灾害,从而大大提升施工人员的安全性。本文依托温泉隧道工程项目,利用Google-Earth、无人机倾斜摄影技术以及多种物探方法,对隧道前方不良地质进行精准定位。通过对深部复杂岩溶进行数值模拟分析,研究了相应的施工对策,主要工作如下:(1)在区域地质资料研究的基础上,掌握研究区沉积建造与构造演化历史,利用Google-Earth实施研究区区域构造与地层解译,据此恢复建立古构造应力场。借助无人机倾斜摄影技术构建3D地貌模型,利用超高分辨率影像,依据构造地貌学理论识别隧址区不良地质体。在隧道开挖前深入了解地质构造信息背景,为物探成果的解译、钻探打下理论基础。(2)采用EH4大地电磁法对隧道路线附近大型岩溶构造实施探测,采用TGS360Pro隧道地质预报系统在洞内进行超前探测,在前述理论指导下,可消除物探多解性,有效提高解译精度。在隧道开挖过程中,利用地质编录与超前钻探,一方面进一步掌握地质构造发育情况,丰富校核前述地质构造信息模型,另一方面,对不良地质体实现准确探测。这样由宏观到微观,从粗查到精查,层次递进的探测方法与评价理念,最终成功实现了对岩溶构造的准确预测。(3)通过文献分析、现场调研,结合地貌影像解译技术,研究总结了隧址区岩溶发育规律和特点,结合国内外针对岩溶构造的隧道施工处治方法,提出了温泉隧道初步的岩溶构造施工对策。(4)针对温泉隧道施工中探测出的巨型溶洞,选择了三个具有代表性的断面,利用数值模拟分析的方法,研究了不同工况下隧道施工过程中溶洞的稳定性与隧道结构的力学状态,据此优化设计施工方案。
聂诗武[7](2020)在《基于数据挖掘的地质超前预测及操作参数优化》文中研究指明在全断面硬岩掘进机(TBM,Tunnel Boring Machine)掘进过程中,由于隧道本身是隐蔽工程,为安全施工,掘进前及掘进时需要对掘进隧道地质情况进行地质预测预报,同时掘进后仍需对岩碴校正勘误以备后续进一步的研究分析。针对TBM施工的不同阶段具有不同的地质预测预报方法,这些方法受限于其自身的缺点导致地质预测准确性、施工效率或预测时效性达到瓶颈。同时面对已知地质,随着隧道地质的变化,TBM的操作参数也应该不断的进行调整以适应当下地质情况,不当的操作参数选择会导致恶劣的受载情况。TBM操作参数的准确选择取决于TBM司机专业知识的高低,对专业性要求高且耗工时。面对传统TBM驾驶以及地质预测预报手段的劣势,随着TBM智能化安全化掘进计划的开展,明确岩机映射机理,科学保证TBM安全掘进的研究势在必行。针对不同施工阶段的地质预测预报手段的不足,以围岩等级识别为目的,采用数据挖掘技术分别建立了围岩等级实时预测模型和围岩等级超前预测模型,实现了TBM掘进地质的智能识别。以载荷最小为决策目标对操作参数进行优化,达到了保证TBM安全掘进并降低其专业性要求的目的。实现了从地质智能识别到安全驾驶决策的闭环安全保障。具体研究内容如下:1)以某引水工程后期修正数据为依托,参考围岩分类标准将地质整体划分为五类围岩,分别采用KNN、决策树和DNN算法建立了掘进参数和围岩等级之间的围岩等级实时预测模型,实现了分类精度为0.99的围岩等级实时识别。就围岩等级识别而言,解决了工程后期需对地质进行分析及勘误而导致的时效性低和专业性高的问题。2)基于LSTM算法建立了参数超前预测模型,并联合围岩等级实时预测模型,建立了围岩等级超前预测模型。实现在满足一定分类精度(0.85)前提下,最高超前预测70分钟后围岩等级的功能。就围岩等级识别而言,解决了工程前期钻孔取芯地质预测不准确和取芯困难的问题以及工程中需停机进行超前地质预报而工程效率低的问题。3)分别采用岭回归和DNN回归算法建立了不同围岩等级下操作参数与载荷间的预测模型,总推力和刀盘扭矩预测MAPE分别在10%和29%以下。在保证掘进效率的前提下,以最小化刀盘扭矩或总推力为决策目标,优化操作参数。对比优化后的响应扭矩与额定扭矩和响应总推力与最大总推力的比值,选定限制TBM安全掘进的主要因素。选择主要限制因素对应的操作参数作为推荐操作参数,达到以牺牲次要因素为代价,降低主要限制因素响应值的目的。结合地质预测,为TBM在不同围岩下掘进做出指导。
黄鑫[8](2019)在《隧道突水突泥致灾系统与充填溶洞间歇型突水突泥灾变机理》文中进行了进一步梳理随着经济的蓬勃发展和基础建设的逐步完善,我国隧道与地下工程得到高度发展,隧道修建所面临的地质环境也日益复杂,强岩溶、大埋深、高地压,地质构造极端复杂,导致突水突泥灾害时常发生,已经成为制约隧道安全快速施工的主要因素之一。对突水突泥孕灾环境认识不清,对突水突泥灾害是否发生判识不准是隧道突水突泥灾害时常发生和难以遏制主要原因。本文以隧道突水突泥致灾系统与充填溶洞间歇型突水突泥灾变机理为主要研究对象,以利万高速齐岳山隧道等众多工程实例为依托,通过文献调研、现场调查、软件研发、理论分析、试验装置研制、室内试验、典型案例分析等手段,开展隧道突水突泥致灾系统、岩溶隧道突水突泥抗突评判方法与软件及隧道充填溶洞间歇型突水突泥临灾判据三个方面研究,获得以下研究成果。(1)调研了我国300余例隧道突水突泥工程案例,揭示我国突水突泥隧道的分布特征,进而将诱发隧道突水突泥灾害的致灾系统划分为3类1 1型,即岩溶类(占比45%,1 42例,包括溶蚀裂隙型、溶洞溶腔型、管道及地下河型)、断层类(占比28%,86例,包括富水断层型、导水断层型、阻水断层型)和其他成因类(占比27%,84例,包括侵入接触型、构造裂隙型、不整合接触型、差异风化型、特殊条件型),提出了不同类型致灾系统的结构特征、赋存规律以及识别方法,并对每种隧道突水突泥致灾系统类型开展典型案例分析。研究了隧道突水突泥孕灾过程,提出了直接揭露型、渐进破坏型、渗透失稳型、间歇破坏型4种典型隧道突水突泥孕灾模式,表征了隧道突水突泥灾害的孕育、发展过程和致灾特征。(2)提出一种隧道突水突泥抗突评判方法-RBAM法,可用于隧道工程现场突水突泥的快速判识。考虑水动力条件、不良地质、抗突体厚度和围岩特征四个方面因素,构建了突水突泥抗突评判影响因素指标体系,并提出了各影响因素等级划分方法与评分体系,形成了适用于工程现场快速查询与评判的影响因素分级与评分表,阐述了抗突评判方法的实施流程。同时,开发了岩溶隧道突水突泥抗突评判软件,实现了抗突评判的程序化和界面化,简化了评判操作,便于推广和使用。工程案例抗突评判结果与实际相符合,验证了方法的合理性和有效性。(3)研究了隧道首次突水突泥的不同破坏类型及二次突水突泥的致灾因素,分别建立了相应的隧道突水突泥临灾判据。针对弱透水性充填介质整体滑移型破坏,提出了最危险滑动面确定方法,推导了抗突体上作用力计算公式,并采用郎肯主动土压力理论进行了验证。采用弹性梁理论,基于抗拉强度和抗剪强度准则分别建立了完整和含裂隙抗突体的最小安全厚度计算公式,揭示了最危险滑动面和最小安全厚度影响因素。针对强透水性充填介质的渗透失稳型破坏,考虑渗流通道的实际流程弯曲问题,引入了毛管的弯曲度概念,建立了无粘性土管涌的变截面螺旋毛管模型。提出了毛管弯曲度与土体颗粒级配、孔隙率及骨架土体渗透系数的关系,并引入螺旋升角的概念将弯曲度与渗流通道倾角建立联系。针对颗粒骨架孔隙中可动颗粒含量的不同,分别建立了考虑和忽略颗粒间相互作用的可动颗粒启动的临界水头梯度计算公式。针对二次突水突泥,建立了考虑清淤和降雨的二次突水突泥临灾判据,揭示了隧道间歇型突水突泥致灾机理。(4)考虑溶洞充填介质沉积特征影响着隧道突水突泥特性,研制了溶洞充填介质沉积与隧道间歇型突水突泥一体化试验装置。该装置分为搅拌装置、水平流水槽、竖向沉积箱和突水突泥控制装置四部分,主体采用了具有高透明度的有机玻璃材质,实现了充填介质沉积过程和间歇型突水突泥过程的可视化。开展溶洞充填介质沉积试验,揭示了溶洞分层沉积特征及颗粒与距离对充填特性的影响规律。开展了隧道间歇型突水突泥灾变试验,再现了清淤和地下水补给诱发二次(多次)突水突泥孕灾过程,揭示了水头高度、沉积高度和颗粒级配对隧道间歇型突水突泥的影响规律。研究表明:随着水头高度的增加,隧道首次突水突泥发展时间越短,更加猛烈,泥沙涌出量也随之增加;随着泥沙沉积高度增加,隧道突水突泥经历的时间越长;在相同条件下,充填介质颗粒越大,隧道首次突水突泥孕灾时间越长,更易发生间歇型突水突泥。(5)针对贵南高铁朝阳隧道PDK1 70+67]里程间歇型突水突泥灾害案例,系统分析了隧道间歇型突水突泥致灾过程及充填介质特征。研究了充填介质的颗粒级配特征,得到隧道首次突水突泥破坏模式属于渗透失稳型。研究了充填介质颗粒的磨圆度和矿物成分特征,结合突水突泥特性与隧址区水文地质特征,确定了突水突泥的地下水来源,即揭露溶洞与地下河存在水力联系。从地层岩性、地形地貌、岩层倾角、地表降雨、地下水来源揭示了溶洞发育与突水突泥成因,为隧道施工提供有益的参考和借鉴。抗突评判结果显示朝阳隧道PDK170+671里程发生滞后破坏,与工程实际相吻合。
范晓飞[9](2019)在《安徽徐楼铁矿巷道超前地质预报研究》文中研究说明随着中国社会经济的快速发展,地下金属矿山的开采规模和数量不断扩大,在矿山巷道施工过程中,开展超前地质预报是减轻和预防地下巷道地质灾害的重要手段,对于提高巷道施工安全性具有十分重要的指导意义。徐楼铁矿是一处典型的岩浆侵入石灰岩中形成的接触交代型磁铁矿矿床,铁矿石资源储量巨大,但经常因为巷道防治水和防范围岩掉块而延缓施工。本文运用现场地质调查、潜孔钻探、TRT-6000和TST探测技术,对徐楼铁矿石楼二矿带-205 m和-217 m水平两条出矿巷道进行了超前预报研究,通过对预报结果整理分析,获得超前预报综合解译结果。基于预报结果,使用Flac3D软件进行巷道围岩稳定性数值模拟研究,通过分析巷道拱顶围岩塑性区范围,对围岩稳定性进行定量的分析评价,并提出防治措施建议。最后,利用巷道开挖实际素描情况对超前预报结果进行检验,获得预报准确率。本研究得到以下认识和结论:(1)在使用TRT和TST超前探测技术判断掌子面前方矿岩接触软弱蚀变带或破碎带时,TRT-6000探测三维层析扫描图中会呈现出条带状紧密连续分布的蓝色条纹(负反射);TST探测偏移图像中则表现为红蓝条纹(红色条纹表示正反射、蓝色条纹表示负反射)成组出现在偏移图的两侧,并且呈现出多组交替出现和条纹粗短的特征。(2)经巷道实际开挖检验,超前钻探结果与其基本一致,TRT和TST预报系统在铁矿巷道中预报节理和裂隙、矿岩接触蚀变带与软弱带、岩溶等方面有着良好的效果,TRT预报准确率在68.2%以上,TST预报准确率在63.8%以上,超前预报综合分析结果的预报准确率达到了85.0%。TRT系统在对巷道前方含水体的预报表现一般,结合TST探测系统后有效的提高了对含水体的预报准确率,可为其他类似金属矿山巷道的超前地质预报提供参考。(3)采用Flac3D软件模拟巷道开挖,模拟结果中显示,巷道拱顶围岩塑性区范围在0.62.6 m以内的区段可能会发生掉块或局部塌落,是巷道围岩稳定性评价和巷道支护的重点研究区段。
杨鑫[10](2019)在《蓄集峡引水发电隧洞开挖超前地质预报应用研究》文中提出隧洞施工朝着长度长,埋藏深等趋势发展,而普通地质勘查的精确度很难满足现代施工要求,为预防灾害的发生,超前地质预报的重要性在隧洞开挖中越发的突出。本文以蓄集峡引水发电洞工程为依托,运用地震波反射法对隧洞地层接触面、构造破碎带和岩溶发育带等不良地质条件进行地质超前预报,并结合地勘报告与超前地质钻探提高预报准确度与可靠度,通过实际开挖验证其结果的准确性。将超前地质预报结果运用于有限元数值模拟,研究引水发电隧洞围岩的应力、位移分布规律。具体工作如下。(1)通过TGP超前地质预报技术对蓄集峡引水发电隧洞地层接触面、构造破碎带和岩溶发育带等不良地质条件进行地质超前预报。对TGP超前地质预报重叠段数据及结果的对比研究,达到增强TGP超前地质预报技术可靠性的效果。结合地勘报告对掌子面前方不良地质体的判断、围岩的等级划分更加精确。(2)将TGP超前地质预报结果和地勘报告相结合与围岩开挖后实际情况相比较,发现TGP超前地质预报能够满足深埋、长隧洞施工精度要求。通过对里程桩号4+9245+074段结果进行预报,发现在掌子面里程桩号5+024处存在一个反射界面,负反射强度高,说明存在不良地质体且在5+024处切割隧洞的洞轴线,实际开挖后在5+024处发现一条软弱夹层。(3)通过地质超前钻探验证TGP超前地质预报准确可靠。在里程桩号4+8804+900段运用地质钻探,发现地层岩性并未发生变化。岩性为砂质板岩,含有较大量的地下水,地层中存在较破碎岩层或者软弱夹层。与TGP预报结果相同。(4)通过将超前地质预报测得的数据建立有限元模型,运用数值模拟法研究引水发电隧洞围岩的应力、位移分布规律发现:隧洞最大应力达到5950 kPa,位移67.75 mm。
二、声波法在大瑶山隧道地质预报中的初步应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、声波法在大瑶山隧道地质预报中的初步应用(论文提纲范文)
(1)隧道综合超前预报效果及其影响因素分析(论文提纲范文)
1 引 言 |
2 设计阶段的预报工作 |
3 实施阶段的预报工作 |
4 预报工作中的成功案例 |
4.1 物探法案例 |
4.1.1 TSP案例 |
4.1.2 地质雷达法案例 |
4.1.3 瞬变电磁法案例 |
4.2 钻探法案例 |
5 失败案例中的影响因素分析 |
5.1 地勘精度 |
5.2 预报原始数据质量 |
5.3 人员的技术水平 |
5.4 方法本身的局限性 |
5.5 物探成果的多解性 |
5.6 掌子面里程的准确性 |
5.7 特殊岩土 |
5.8 其他不可抗因素 |
6 结 论 |
(2)隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 研究背景及意义 |
1.1.2 选题依据与目的 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道突水突变机理 |
1.2.2 突水灾变演化过程模拟方法 |
1.2.3 近场动力学在岩土工程中的应用 |
1.2.4 研究现状发展趋势与存在问题 |
1.3 主要内容与创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 基于矩阵运算的裂隙岩体三维近场动力学模拟 |
2.1 近场动力学基本理论 |
2.1.1 连续-非连续模拟的非局部作用思想 |
2.1.2 常规态型近场动力学模型 |
2.1.3 动态/静态问题数值求解方法 |
2.2 节理裂隙岩体强度折减本构模型 |
2.2.1 基于强度折减理论的岩体本构模型 |
2.2.2 岩体本构模型参数确定方法 |
2.3 非均质岩体材料压缩破坏模拟 |
2.3.1 岩体材料非均质特性表征 |
2.3.2 岩体材料压缩破坏模拟 |
2.4 基于矩阵运算的高效求解策略 |
2.4.1 近场动力学矩阵运算基本原理 |
2.4.2 近场动力学矩阵运算程序开发 |
2.4.3 近场动力学矩阵运算效率分析 |
2.5 岩体破坏三维模拟算例验证 |
2.5.1 完整岩体破坏过程模拟 |
2.5.2 节理岩体破坏过程模拟 |
2.5.3 裂隙岩体破坏过程模拟 |
2.6 本章小结 |
第三章 裂隙岩体应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
3.1 地下水渗流近场动力学模型 |
3.1.1 等效连续介质渗流模型 |
3.1.2 离散裂隙网络渗流模型 |
3.1.3 孔隙-裂隙双重介质渗流模型 |
3.2 裂隙岩体流-固耦合模拟方法 |
3.2.1 物质点双重覆盖理论模型 |
3.2.2 流-固耦合矩阵运算与程序开发 |
3.3 应力状态对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
3.3.1 应力状态对水力裂隙的影响机制 |
3.3.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
3.4 天然裂隙对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
3.4.1 天然裂隙与水力裂隙相互作用关系 |
3.4.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
3.5 岩体裂隙网络水力压裂过程损伤破坏规律 |
3.5.1 裂隙网络对水力裂隙的影响机制 |
3.5.2 裂隙网络岩体水力压裂模拟结果分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 隧道开挖卸荷效应近场动力学模拟 |
4.1 卸荷效应模拟的物质点休眠法 |
4.1.1 物质点休眠法基本思想 |
4.1.2 开挖卸荷模拟程序设计 |
4.2 隧道开挖损伤区模拟分析 |
4.2.1 隧道开挖损伤区形成机制 |
4.2.2 隧道开挖损伤区演化过程 |
4.2.3 隧道开挖围岩位移场变化规律 |
4.3 渗流卸荷近场动力学模拟 |
4.3.1 孔隙介质渗流卸荷模拟 |
4.3.2 裂隙介质渗流卸荷模拟 |
4.3.3 双重介质渗流卸荷模拟 |
4.4 卸荷作用下应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
4.4.1 卸荷作用下应力-渗流近场动力学模拟方法 |
4.4.2 卸荷作用下应力-渗流耦合模拟程序设计 |
4.5 隧道开挖损伤区应力-渗流耦合模拟 |
4.5.1 渗流对隧道开挖损伤区的影响机制 |
4.5.2 渗透压力对隧道开挖损伤的影响规律 |
4.6 本章小结 |
第五章 隧道隔水岩体渐进破坏突水灾变过程模拟 |
5.1 歇马隧道突水灾害概述 |
5.1.1 依托工程概况 |
5.1.2 工程现场突水情况 |
5.2 隧道岩体破坏突水地质力学模型试验 |
5.2.1 地质力学模型试验概述 |
5.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程 |
5.3 隧道岩体破坏突水近场动力学模型 |
5.3.1 隧道施工过程三维模型 |
5.3.2 监测断面布置情况 |
5.4 隧道岩体破坏突水模拟结果分析 |
5.4.1 围岩损伤状态分析 |
5.4.2 围岩渗流场分析 |
5.4.3 围岩位移场分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 隧道隔水岩体渐进破坏突水影响因素分析 |
6.1 岩溶隧道突水影响因素与模型设计 |
6.1.1 岩溶隧道突水影响因素 |
6.1.2 岩溶隧道突水模拟工况设计 |
6.2 岩溶隧道突水灾变过程工程尺度模拟 |
6.2.1 工程尺度模拟三维数值模型 |
6.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程分析 |
6.3 岩溶隧道突水影响因素分析 |
6.3.1 溶洞发育规模 |
6.3.2 溶洞水压力 |
6.3.3 围岩弹性模量 |
6.3.4 围岩抗拉强度 |
6.3.5 隧道埋深 |
6.3.6 溶洞位置 |
6.4 基于数值模拟结果的隧道突水防控措施分析 |
6.4.1 最小安全厚度计算结果分析 |
6.4.2 岩溶隧道突水防控措施分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 近场动力学岩土工程数值仿真软件及应用 |
7.1 数值仿真软件研发 |
7.1.1 软件功能设计 |
7.1.2 软件架构设计 |
7.1.3 软件运行环境 |
7.2 数值仿真软件介绍 |
7.2.1 用户界面介绍 |
7.2.2 使用方法介绍 |
7.3 应用实例分析 |
7.3.1 模型概况 |
7.3.2 模拟结果分析 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
博士期间参与的科研项目 |
博士期间发表的论文 |
博士期间申请的专利 |
博士期间获得的奖励 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)富水隧道施工期地下水运移特征模拟及水环境效应(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 隧道涌(突)水背景 |
1.1.2 富水隧道安全及生态环境影响 |
1.1.3 本文研究的重要意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 本文的研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究的主要内容及方法 |
1.3.2 研究关键技术路线 |
1.4 研究区概况 |
1.4.1 工程概况 |
1.4.2 自然地理概况 |
1.4.3 工程地质条件 |
1.4.4 水文地质条件 |
1.4.5 水化学特征 |
2 渗流规律及涌水量计算 |
2.1 地下水赋存形式 |
2.2 地下水渗流规律 |
2.2.1 达西定律 |
2.2.2 渗流的连续性方程 |
2.2.3 承压水运动的基本微分方程 |
2.3 隧道涌水量计算 |
2.3.1 隧道涌水量的计算方法 |
2.3.2 施作注浆圈和衬砌的隧道涌水量计算公式推导 |
2.3.3 仅施作衬砌的隧道涌水量公式推导 |
2.3.4 未施作注浆圈和衬砌的隧道涌水量公式推导 |
2.3.5 涌水量实例计算及验证 |
2.4 本章小结 |
3 富水隧道不同排放模式下的渗流场特征模拟 |
3.1 渗流场模拟的方法 |
3.2 三维渗流场模型的构建 |
3.2.1 模型构建的步骤 |
3.2.2 木寨岭隧道地质概况及水文地质条件 |
3.2.3 建立隧址区水文地质概念模型 |
3.2.4 三维渗流场模型创建 |
3.2.5 无隧道天然状态下渗流场模拟 |
3.3 模拟结果分析 |
3.3.1 排水模式下渗流场模拟预测 |
3.3.2 封堵模式下的渗流场模拟预测 |
3.4 本章小结 |
4 地下水渗流场作用下的隧道衬砌水压力分析 |
4.1 Flac3D数值模拟方法 |
4.1.1 软件概述 |
4.1.2 数值计算原理 |
4.2 木寨岭隧道分析计算模型构建 |
4.2.1 建立分析计算模型 |
4.2.2 参数设定及选取 |
4.2.3 模拟方案设计 |
4.3 模拟结果分析 |
4.3.1 开挖前自然流场下的水压力数值模拟分析 |
4.3.2 无衬砌注浆的隧道围岩流场水压力模拟计算分析 |
4.3.3 完整隧道流场水压力影响因素分析 |
4.4 本章小结 |
5 隧道典型施工污染物的地下水迁移特征模拟 |
5.1 构建隧道地下水运动数值模型 |
5.1.1 木寨岭隧道水文地质概念模型构建 |
5.1.2 地下水流数学模型离散及参数确定 |
5.2 建立地下水污染物迁移模型 |
5.3 石油类污染物模拟结果分析 |
5.3.1 施工期7 年内石油类污染物迁移特征分析 |
5.3.2 运营期23 年内石油类污染物迁移特征分析 |
5.4 本章小结 |
6 隧道工程施工期地下水环境负效应评价 |
6.1 环境效应 |
6.1.1 环境效应的定义及分类 |
6.1.2 隧道工程地下水环境负效应 |
6.2 指标体系的构建 |
6.2.1 指标体系分类 |
6.2.2 指标体系构建方法 |
6.2.3 隧道地下水环境负效应指标体系的构建 |
6.2.4 评价结果等级划分 |
6.2.5 指标权重确定 |
6.3 木寨岭隧道施工期地下水环境负效应评价 |
6.3.1 评价方法 |
6.3.2 模糊综合评价模型构建 |
6.3.3 指标量化及预处理 |
6.3.4 负效应评价及结果分析 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(4)隧道富水构造瞬变电磁场响应特征及其超前判识研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道富水构造及涌突水机理研究现状 |
1.2.2 瞬变电磁三维数值模拟研究现状 |
1.2.3 隧道地下水灾害超前预报研究现状 |
1.2.4 研究趋势与存在的问题 |
1.3 主要研究内容及关键技术问题 |
1.4 研究思路、技术路线与创新点 |
1.4.1 研究思路与技术路线 |
1.4.2 本文主要创新点 |
第2章 隧道富水构造地质地球物理模型与特征研究 |
2.1 概述 |
2.2 隧道富水构造主要类型 |
2.3 隧道富水构造地质特征与地质模型 |
2.3.1 富水岩溶构造及判识特征 |
2.3.2 富水断层构造及特征 |
2.3.3 富水裂隙带构造及特征 |
2.4 富水构造物性基础与地球物理模型 |
2.4.1 岩石物性的研究意义 |
2.4.2 富水构造的物性基础 |
2.4.3 富水构造的地电模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 瞬变电磁矢量有限元三维正演方法研究 |
3.1 概述 |
3.2 时域电磁场方程 |
3.2.1 时域麦克斯韦方程 |
3.2.2 边界条件 |
3.2.3 时域电磁场控制方程 |
3.3 时域直接矢量有限元方法研究 |
3.3.1 伽辽金加权余量法 |
3.3.2 矢量有限元方程推导 |
3.3.3 一阶四面体剖分与矢量基函数 |
3.3.4 单元矩阵分析及合成 |
3.4 大型方程组的求解 |
3.5 算法实现与验证 |
3.5.1 隧道环境中的处理 |
3.5.2 算法流程 |
3.5.3 均匀全空间模型有限元解与解析解验证 |
3.5.4 与前人Newman模型有限差分解验证 |
3.6 本章小结 |
第4章 隧道典型模型瞬变电磁场响应特征研究 |
4.1 瞬变电磁案例模型重建模拟 |
4.1.1 华蓥山隧道突水溶洞案例 |
4.1.2 模型重建与数值模拟响应 |
4.2 均匀全空间模型瞬变电磁场响应 |
4.2.1 均匀全空间瞬变电磁场的特征 |
4.2.2 纯隧道全空间瞬变电磁场响应 |
4.3 富水断层构造瞬变电磁场响应 |
4.3.1 富水断层的响应特征 |
4.3.2 不同测量角度的响应 |
4.3.3 不同距离的响应特征 |
4.3.4 不同电阻率的响应特征 |
4.4 富水岩溶构造模型瞬变电磁场响应 |
4.5 富水裂隙带构造模型瞬变电磁场响应 |
4.6 施工台车干扰模型瞬变电磁场响应 |
4.6.1 有低阻异常体时隧道台车模型响应 |
4.6.2 隧道干扰源消减处理方法 |
4.7 本章小结 |
第5章 基于多源信息约束的瞬变电磁超前判识研究 |
5.1 富水构造超前判识重点与难点 |
5.1.1 富水构造超前判识重难点 |
5.1.2 地质—地球物理融合解译 |
5.2 瞬变电磁富水构造判识特征 |
5.2.1 典型案例图像特征 |
5.2.2 数值模拟特征总结 |
5.3 正演模拟辅助探测参数设计 |
5.4 分层次多源信息约束的瞬变电磁超前判识 |
5.4.1 宏观层次定性预判富水重点目标 |
5.4.2 多源信息约束预报富水构造区段 |
5.4.3 富水构造掌子面地质判识特征与前兆标志 |
5.4.4 基于模糊神经网络的富水构造超前判识方法 |
5.5 本章小结 |
第6章 瞬变电磁法在富水构造探测中的典型应用 |
6.1 天池隧道富水裂隙带TEM探测与超前判识 |
6.1.1 天池隧道地质地球物理背景 |
6.1.2 宏观地质预判富水构造目标 |
6.1.3 TSP信息约束预报富水构造区段 |
6.1.4 瞬变电磁现场探测参数辅助设计 |
6.1.5 现场探测与数据处理 |
6.1.6 瞬变电磁成果解译判识 |
6.1.7 基于模糊神经网络的富水岩溶裂隙超前判识 |
6.1.8 掌子面开挖验证 |
6.2 新华隧道富水溶洞TEM探测应用 |
6.3 新越西隧道富水断层TEM探测应用 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参与科研项目及学术成果 |
(5)双线铁路软岩隧道施工大变形控制技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道软岩大变形机理 |
1.2.2 隧道软岩大变形施工控制技术 |
1.2.3 隧道软岩大变形数值仿真分析 |
1.3 研究目标 |
1.4 研究内容及技术路线 |
2 双线铁路软岩隧道大变形特性及机理研究 |
2.1 依托工程概况 |
2.1.1 工程概况 |
2.1.2 工程地质与水文 |
2.1.3 高地应力 |
2.2 隧道大变形特性及影响因素 |
2.2.1 隧道大变形特性 |
2.2.2 隧道松动圈特性 |
2.2.3 隧道大变形的影响因素 |
2.3 软岩隧道大变形产生机理 |
2.3.1 隧道的粘弹塑性分析 |
2.3.2 围岩破坏模式及大变形机理 |
2.4 小结 |
3 双线铁路软岩大变形隧道施工方法对比分析 |
3.1 概述 |
3.2 模型的建立 |
3.2.1 FLAC3D有限差分软件介绍 |
3.2.2 模型建立及边界条件的确定 |
3.2.3 计算参数的确定 |
3.2.4 施工过程模拟 |
3.3 各工法条件下计算结果分析 |
3.3.1 不同开挖方法对比分析 |
3.3.2 三台阶法条件下各工况对比分析 |
3.4 小结 |
4 双线铁路软岩隧道大变形控制技术研究 |
4.1 概述 |
4.2 高地应力千枚岩隧道大变形控制措施及支护原则 |
4.3 超前支护技术 |
4.3.1 超前管棚支护理论 |
4.3.2 超前管棚作用效果分析 |
4.3.3 现场应用 |
4.4 双层支护体系 |
4.4.1 双层初期支护作用机制 |
4.4.2 现场应用 |
4.4.3 实施效果 |
4.5 超长锚杆及背后注浆变形控制技术 |
4.5.1 长锚杆作用机理 |
4.5.2 背后注浆加固机理分析 |
4.5.3 现场应用 |
4.6 小结 |
5 云屯堡隧道大变形段现场试验及结果分析 |
5.1 概述 |
5.2 试验段概况 |
5.2.1 试验断面的选择 |
5.2.2 试验段施工方法 |
5.2.3 试验段支护参数 |
5.3 现场试验方案 |
5.4 现场试验结果分析 |
5.4.1 初支与围岩接触压力 |
5.4.2 钢拱架内力 |
5.4.3 变形分析 |
5.5 实测数据与数值模拟结果的对比 |
5.6 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)岩溶隧道不良地质体识别与巨型空洞施工对策研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 岩溶隧道超前地质预报研究现状 |
1.2.2 岩溶隧道施工对策研究现状 |
1.2.3 存在的问题 |
1.3 课题主要研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 隧址区地质构造背景分析 |
2.1 工程及地质概况 |
2.1.1 工程概况 |
2.1.2 地形、地貌、水文、气候 |
2.1.3 场区岩性 |
2.1.4 水文地质 |
2.2 区域构造单元特征 |
2.2.1 黔北台隆 |
2.2.2 遵义断拱 |
2.2.3 风冈北北东向构造变形区 |
2.3 区域构造演化分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 岩溶不良地质体探测方法研究 |
3.1 复合探测方法研究 |
3.1.1 Google-Earth卫星影像技术 |
3.1.2 无人机倾斜摄影技术 |
3.1.3 EH4大地电磁法 |
3.1.4 TGS地震波反射法 |
3.1.5 复合探测流程 |
3.2 Google-Earth卫星影像构造识别及岩溶发育情况分析 |
3.3 无人机倾斜摄影技术微地貌识别 |
3.4 EH4大地电磁测深构造识别 |
3.4.1 仪器布置及数据采集 |
3.4.2 探测成果解译 |
3.5 TGS360Pro隧道地质预报系统构造识别 |
3.5.1 仪器布置及数据采集 |
3.5.2 探测成果解译 |
3.6 复合探测结果分析 |
3.6.1 复合探测结果 |
3.6.2 实际开挖情况 |
3.7 本章小结 |
第四章 岩溶发育规律与隧道施工对策研究 |
4.1 岩溶发育一般规律研究 |
4.1.1 地层岩性 |
4.1.2 地质构造 |
4.1.3 岩溶水 |
4.1.4 气候因素 |
4.2 隧址区岩溶发育规律与特点研究 |
4.2.1 地层岩性 |
4.2.2 地质构造 |
4.2.3 水系分布 |
4.2.4 气候因素 |
4.3 岩溶分类 |
4.4 岩溶对隧道工程的危害 |
4.5 岩溶及岩溶水处理方法 |
4.5.1 岩溶处理原则 |
4.5.2 小型溶洞处理方法 |
4.5.3 大型溶洞的处理方法 |
4.5.4 岩溶管道的处理方法 |
4.6 本章小结 |
第五章 深部复杂岩溶隧道施工对策研究 |
5.1 数值模拟简介 |
5.1.1 基本原理 |
5.1.2 求解流程 |
5.2 YK7+940断面力学分析 |
5.2.1 数值模型建立 |
5.2.2 不同岩溶施工方案 |
5.2.3 位移场结果分析 |
5.2.4 应力场结果分析 |
5.2.5 衬砌结构安全性分析 |
5.2.6 YK7+940断面施工对策 |
5.3 YK7+965断面力学分析 |
5.3.1 数值模型建立 |
5.3.2 不同岩溶施工方案 |
5.3.3 位移场结果分析 |
5.3.4 应力场结果分析 |
5.3.5 衬砌结构安全性分析 |
5.3.6 YK7+965断面施工对策 |
5.4 YK7+980断面力学分析 |
5.4.1 数值模型建立 |
5.4.2 不同岩溶施工方案 |
5.4.3 位移场结果分析 |
5.4.4 应力场结果分析 |
5.4.5 衬砌结构安全性 |
5.4.6 YK7+980断面施工对策 |
5.5 现场监测分析 |
5.5.1 监测断面选择及监测位置 |
5.5.2 现场监测项目及监测方案 |
5.5.3 拱顶沉降监测结果分析 |
5.5.4 边墙收敛监测结果分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
在校期间研究成果 |
致谢 |
(7)基于数据挖掘的地质超前预测及操作参数优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地质预测预报方法研究 |
1.2.2 载荷预测及优化研究 |
1.2.3 国内外现状总结 |
1.3 本文研究内容与技术路线 |
1.4 本章小结 |
2 数据介绍与处理 |
2.1 引言 |
2.2 数据介绍 |
2.2.1 工程地质简介 |
2.2.2 掘进数据简介 |
2.3 地质数据预处理 |
2.4 掘进数据预处理 |
2.4.1 数据清洗 |
2.4.2 特征降维 |
2.5 本章小结 |
3 围岩等级实时预测模型 |
3.1 引言 |
3.2 评估方法及性能度量 |
3.3 KNN预测模型建立 |
3.3.1 算法简介 |
3.3.2 KNN建模 |
3.3.3 结果及分析 |
3.4 决策树预测模型建立 |
3.4.1 算法简介 |
3.4.2 决策树建模 |
3.4.3 结果及分析 |
3.5 DNN预测模型建立 |
3.5.1 算法简介 |
3.5.2 DNN建模 |
3.5.3 结果分析 |
3.6 对比分析 |
3.7 本章小结 |
4 围岩等级超前预测模型 |
4.1 引言 |
4.2 LSTM算法介绍 |
4.2.1 算法简介 |
4.2.2 输入与输出数据介绍 |
4.3 围岩等级超前预测模型建立 |
4.3.1 参数超前预测 |
4.3.2 围岩等级超前预测 |
4.4 本章小结 |
5 载荷预测及操作参数优化 |
5.1 引言 |
5.2 操作参数与载荷介绍 |
5.3 载荷预测模型建立 |
5.3.1 岭回归建模 |
5.3.2 DNN建模 |
5.3.3 结果对比分析 |
5.4 操作参数优化 |
5.4.1 PSO算法简介 |
5.4.2 操作参数优化 |
5.4.3 优化结果讨论 |
5.5 本章小结 |
6 工程验证及远程数据采集系统搭建 |
6.1 引言 |
6.2 工程实测数据验证 |
6.2.1 验证数据介绍 |
6.2.2 围岩等级实时预测验证 |
6.2.3 围岩等级超前预测验证 |
6.3 TBM地质超前预测与决策系统界面开发 |
6.4 远程数据采集系统搭建 |
6.4.1 硬件介绍 |
6.4.2 软件介绍 |
6.4.3 耐用性实验 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)隧道突水突泥致灾系统与充填溶洞间歇型突水突泥灾变机理(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景概述 |
1.1.1 研究背景及意义 |
1.1.2 选题依据与目的 |
1.1.3 问题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道突水突泥致灾系统类型方面 |
1.2.2 隧道突水突泥的判识方面 |
1.2.3 隧道间歇型突水突泥临灾判据方面 |
1.2.4 研究现状发展趋势与存在问题 |
1.3 本文主要内容与创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 隧道突水突泥致灾系统分类及其地质判识 |
2.1 突水突泥致灾系统与抗突体定义 |
2.1.1 突水突泥致灾系统 |
2.1.2 抗突体 |
2.2 我国突水突泥隧道分布特征 |
2.3 隧道突水突泥致灾系统分类 |
2.4 隧道突水突泥致灾系统结构特征与地质判识及典型案例分析 |
2.4.1 岩溶类致灾系统 |
2.4.2 断层类致灾系统 |
2.4.3 其他成因类致灾系统 |
2.5 隧道突水突泥孕灾模式 |
2.5.1 直接揭露型突水突泥 |
2.5.2 渐进破坏型突水突泥 |
2.5.3 渗透失稳型突水突泥 |
2.5.4 间歇破坏型突水突泥 |
2.6 本章小结 |
第三章 岩溶隧道突水突泥抗突评判方法与软件 |
3.1 岩溶隧道突水突泥评判方法的建立 |
3.1.1 岩溶隧道突水突泥抗突评判影响因素指标体系 |
3.1.2 岩溶隧道突水突泥抗突评判等级划分 |
3.2 岩溶隧道突水突泥抗突评判影响因素等级划分 |
3.2.1 抗突体厚度 |
3.2.2 不良地质 |
3.2.3 水动力条件 |
3.2.4 围岩特征 |
3.3 实施流程 |
3.4 岩溶隧道突水突泥抗突评判软件 |
3.5 工程验证 |
3.5.1 工程概况 |
3.5.2 抗突评判影响因素分析 |
3.5.3 抗突评判结果与分析 |
3.5.4 抗突评判软件应用 |
3.5.5 基于抗突评判结果的隧道突水突泥灾害处治分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 隧道充填溶洞间歇型突水突泥临灾判据 |
4.1 充填介质滑移失稳的隧道突水突泥最小安全厚度 |
4.1.1 充填介质滑移失稳力学模型 |
4.1.2 充填介质滑移失稳最小安全厚度公式 |
4.1.3 最危险滑动面与最小安全安全厚度影响因素分析 |
4.1.4 讨论 |
4.2 充填介质渗透失稳的无粘性土管涌变截面螺旋毛管模型 |
4.2.1 无粘性土管涌的变截面螺旋毛管模型 |
4.2.2 可动颗粒起动机理 |
4.2.3 可动颗粒起动的临界水头梯度 |
4.2.4 算例分析及讨论 |
4.3 考虑清淤和降雨的隧道间歇型二次突水突泥临灾判据 |
4.3.1 降雨诱发二次突水突泥致灾机制 |
4.3.2 清淤诱发二次突水突泥致灾机制 |
4.3.3 充填型溶洞二次突水突泥临灾判据 |
4.4 本章小结 |
第五章 溶洞充填介质沉积与隧道间歇型突水突泥室内试验 |
5.1 溶洞充填介质沉积机制与沉积特征 |
5.1.1 溶洞结构特征 |
5.1.2 充填介质沉积机制与沉积特征 |
5.2 溶洞充填介质沉积试验与隧道间歇型突水突泥灾变试验 |
5.2.1 溶洞充填介质沉积与隧道间歇型突水突泥一体化试验装置 |
5.2.2 试验方案与流程 |
5.2.3 溶洞充填介质沉积特征与影响因素分析 |
5.2.4 隧道间歇型突水突泥致灾过程 |
5.2.5 隧道间歇型突水突泥影响因素分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 隧道间歇型突水突泥工程案例与充填介质特征分析 |
6.1 工程概况 |
6.1.1 地形地貌 |
6.1.2 地层岩性 |
6.1.3 地质构造 |
6.1.4 水文地质特征 |
6.2 隧道间歇型突水情形 |
6.3 溶洞充填介质特性分析 |
6.3.1 充填介质颗粒级配分析 |
6.3.2 充填介质颗粒磨圆度分析 |
6.3.3 充填介质矿物成分分析 |
6.4 水文地质条件与突水突泥地下水来源判定 |
6.5 隧道间歇型突水突泥原因分析 |
6.6 隧道突水突泥抗突评判方法及软件应用 |
6.7 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间参与的科研项目 |
博士期间发表的论文 |
博士期间申请的专利 |
博士期间获得的奖励 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(9)安徽徐楼铁矿巷道超前地质预报研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景和研究意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 地质分析法 |
1.2.2 超前水平钻探法 |
1.2.3 物理探测法 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 徐楼铁矿地质概况 |
2.1 地理位置 |
2.2 地形地貌 |
2.3 气象、水文 |
2.4 区域地质构造 |
2.5 工程地质条件 |
2.5.1 地层特征 |
2.5.2 地质构造 |
2.5.3 岩浆岩 |
2.5.4 变质作用与围岩蚀变 |
2.6 水文地质条件 |
2.6.1 第四系孔隙含水层 |
2.6.2 灰岩、大理岩裂隙岩溶含水层 |
2.6.3 隔水层 |
2.6.4 地下水补给、径流与排泄条件 |
2.7 石楼二矿带富水情况 |
第3章 超前地质预报方案 |
3.1 超前地质预报方案 |
3.2 地质素描 |
3.2.1 巷道已开挖段地质特征 |
3.2.2 巷道掌子面地质素描 |
3.2.3 地质素描超前预报结果 |
3.3 超前钻探 |
3.3.1 现场超前钻探工作安排 |
3.3.2 超前钻探成果 |
第4章 超前物理探测预报与综合分析 |
4.1 TRT-6000 地质预报系统在矿井巷道中的应用 |
4.1.1 TRT-6000 地质预报介绍 |
4.1.2 TRT-6000 地质预报系统在徐楼铁矿巷道中的应用 |
4.2 TST隧道地震CT成像技术在矿井巷道中的应用 |
4.2.1 TST超前预报技术介绍 |
4.2.2 TST探测系统在徐楼铁矿巷道中的应用 |
4.3 超前地质预报综合分析 |
4.3.1 超前预报综合分析原则 |
4.3.2 超前地质预报综合分析结果 |
第5章 巷道围岩稳定性数值模拟 |
5.1 基于Midas的 Flac3D建模技术 |
5.1.1 模拟软件介绍 |
5.1.2 基于Midas/GTS的 Flac3D建模方法 |
5.2 -205 m水平巷道模拟分析 |
5.2.1 模型建立 |
5.2.2 巷道围岩塑性区分布特征分析 |
5.2.3 巷道围岩位移特征分析 |
5.3 -217 m水平巷道模拟分析 |
5.3.1 模型建立 |
5.3.2 巷道围岩塑性区分布特征分析 |
5.3.3 巷道围岩位移特征分析 |
5.4 数值模拟结果 |
第6章 超前地质预报结果检验 |
6.1 巷道实际开挖与施工情况 |
6.2 不同超前预报方法预报结果检验 |
6.2.1 超前潜孔钻探 |
6.2.2 TRT-6000 地质预报 |
6.2.3 TST隧道地震CT成像技术预报 |
6.3 超前地质预报综合结果与检验 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的学术论文 |
(10)蓄集峡引水发电隧洞开挖超前地质预报应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 研究思路及内容 |
1.3.1 研究思路 |
1.3.2 研究内容 |
第二章 TGP超前地质预报基本方法及原理 |
2.1 波的基本原理 |
2.2 波的反射和透射原理 |
2.3 时距曲线 |
2.4 波动方程 |
2.5 波的衰减 |
2.6 本章小结 |
第三章 TGP超前地质预报在工程中的应用 |
3.1 工程概况 |
3.1.1 地理位置 |
3.1.2 地形地貌 |
3.1.3 地层岩性 |
3.1.4 地质构造 |
3.1.5 水文地质条件 |
3.1.6 引水发电动洞围岩评价 |
3.1.7 主要工程地质问题 |
3.2 TGP超前地质预技术 |
3.2.1 TGP206A系统介绍 |
3.2.2 数据采集 |
3.2.3 数据可靠性分析 |
3.2.4 原始数据处理 |
3.3 本章小结 |
第四章 超前地质预报结果在数值模拟中的应用 |
4.1 基本原理 |
4.1.1 Midas/GTS NX软件基本介绍 |
4.1.2 摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)模型基本理论 |
4.1.3 邓肯-张(Duncan-Chang)模型基本理论 |
4.2 建立模型 |
4.3 边界条件 |
4.4 模型参数 |
4.5 网格划分 |
4.6 变形规律研究 |
4.7 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
四、声波法在大瑶山隧道地质预报中的初步应用(论文参考文献)
- [1]隧道综合超前预报效果及其影响因素分析[J]. 牟元存,曹强,高树全,刘博. 工程地球物理学报, 2021(05)
- [2]隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法[D]. 高成路. 山东大学, 2021(11)
- [3]富水隧道施工期地下水运移特征模拟及水环境效应[D]. 张洪伟. 兰州交通大学, 2021(01)
- [4]隧道富水构造瞬变电磁场响应特征及其超前判识研究[D]. 张中. 成都理工大学, 2021
- [5]双线铁路软岩隧道施工大变形控制技术研究[D]. 廉明. 北京交通大学, 2020(03)
- [6]岩溶隧道不良地质体识别与巨型空洞施工对策研究[D]. 许明亮. 北方工业大学, 2020(02)
- [7]基于数据挖掘的地质超前预测及操作参数优化[D]. 聂诗武. 大连理工大学, 2020(02)
- [8]隧道突水突泥致灾系统与充填溶洞间歇型突水突泥灾变机理[D]. 黄鑫. 山东大学, 2019(09)
- [9]安徽徐楼铁矿巷道超前地质预报研究[D]. 范晓飞. 中国地质大学(北京), 2019(02)
- [10]蓄集峡引水发电隧洞开挖超前地质预报应用研究[D]. 杨鑫. 青海大学, 2019(04)