TSP在隧道超前地质预报的应用研究

由于隧道施工经常遇到严重的地质灾害,施工前进行超前地质预报是十分必要的。本文介绍了TSP超前地质预报系统的技术特点和基本原理,结合工程实例探讨了在使用TSP过程中的一些技术问题。结果显示利用工程地质调查结论可以确定合理的探测方案和提高TSP的预报精度。     

穿越上软下硬地层海底隧道衬砌横向地震响应分析

海底隧道主体通常埋置于海下基岩内,两端以一定的坡度上升连接至地面,其上岸段通常会穿越不同性质的地层。由于各地层力学性能存在较大的差异,容易引起应力集中,从而导致隧道结构发生破坏。文中以穿越上软下硬地层上岸段海底隧道为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立数值模型,分别使用动力时程分析方法和拟静力分析方法研究穿越不同性质地层的隧道结构地震响应。在动力时程分析中,分别建立了穿越上软下硬地层、均质岩石地层和均质硬土地层3种工况的隧道模型。分析表明,隧道穿越上软下硬地层时,内力最大,且变形不均匀,穿越均质岩石地层时内力最小。在拟静力分析中,通过对土体施加一维等效线性分析得到场地变形计算隧道的反应。分析表明,拟静力分析方法所得结果与动力分析方法所得结果基本吻合,但拟静力法效率更高,更便于复杂隧道结构的地震响应分析。     

超前地质预报在隧道V型浅埋段的应用研究

为进一步准确预测隧道V型浅埋段的地质情况,防止塌方、冒顶等事故的发生。需要对其掌子面进行超前地质预报.在隧道V型浅埋段超前地质预报中,首先对其地质模型进行分类,分析不同地质模型中能量的吸收、衰减规律,以及反射、透射等弹性波的传播规律;然后再对实际采集的TSP数据进行分析处理。提取主要强能量的反射界面,通过对该界面位置及属性的分析,定性确定其地质类型;最后结合TSP反演成果中的重要参数,对其地质情况进行详细的分析.该超前地质预报方法在拉日铁路桌隧道V型浅埋段的应用中,其预测边界与实际开挖误差仅3 m.该分析思路值得在今后的超前地质预报工作中进一步的推广和更深入的研究.     

放射虫等生物群在非史密斯地层研究中的应用--以东昆仑阿尼玛卿混杂岩带为例

造山带混杂岩地层构成的主要特色是造山带大地构造演化各阶段的不同来源、不同时代、不同环境、不同变形变质程度、不同大小的各种构造岩片 (块 )或重叠、或位移、或缺失 ,形成现今统一的混杂物质场 .造山带非史密斯地层方法则通过混杂堆积中的构造岩片四维裂拼复原分析 ,着重了解各构造岩片的原生生成时代、相环境、古大地构造背景和变形变质历程 .根据在东昆仑阿尼玛卿混杂岩带中新发现的放射虫、孢粉、遗迹化石等资料 ,对该混杂岩带的构造岩片 (块 )时态、相态进行了研究 ,为阿尼玛卿造山带的演化历程提供了精细解剖新资料 .     

TSP预报隧道不良地质体应用研究

TSP(tunnel seismic prediction)数据采集质量是保证超前预报准确性的前提条件,为此在前人基础上进一步归纳总结了TSP数据采集应注意的问题,主要分析了炮孔、接收孔以及炮孔-接收孔关系等对TSP数据采集的影响.TSP对预报不良地质体具有良好的效果,本文分别列举了TSP对溶洞、松散破碎带以及软夹层等成功预报案例.通过对比TSP解译结果与隧道开挖实际地质情况发现,相同的岩石特性曲线,对应着不同的地质情况,有的地质情况可能存在重大安全隐患,而通过对该类曲线的分析总结为TSP结果解译提供参考和经验累积,有助于提高解译准确性.     

综合物探技术在方解石隧洞段涌水预报中的应用

掌子面前方富水构造是隧洞安全施工的重大隐患,盲目掘进易造成岩体大面积涌渗水,威胁生命财产安全,影响施工进度.将地质雷达与TSP303用于千岛湖配水工程隧洞含水构造超前探测,简述了隧洞地震反射波法探测原理及隧道地震波预报(TSP)观测系统布设方式,模拟了电磁波在含水构造中的传播特性,分析了影响TSP数据采集及处理质量的关键因素,统计了千岛湖引水线路不同质量级别下常见岩性的TSP物理力学指标分布区间,综合物探成果准确反映了掌子面前方不良地质的性质及规模,为后续隧洞施工提供了重要指导.结论如下:炮孔角度向下倾斜以改善炸药的水封效果是提高TSP数据信噪比的关键,反射波拾取过程中最大增益与Q值对TSP预报结果影响大,建议两者在15～25区间取值;相同质量级别下安山岩对应TSP物理力学指标最高,灰岩次之,但较凝灰岩、熔结凝灰岩略高,砂泥质岩最差;含水破碎带与充水方解石结晶洞均对应强振幅、低主频(多大于50 MHz)的电磁异常特性,但前者同相轴错断,后者呈双曲线状,含水构造在TSP成果中表现为视波速、密度及各力学模量值偏低,泊松比偏高.     

电缆地层测试在低渗储层应用方法的研究

电缆地层测试技术在油气田勘探开发中得到了越来越多的应用,然而在低渗储层中的应用遇到了很大的挑战。本文通过数值模拟和现场资料分析了电缆地层测试在不同渗透性储层中的压力响应和抽吸流体的时间,指出在低渗储层中压降幅度大,压力恢复和抽吸地层流体的时间变长,容易造成预测试失败和仪器卡在井下的危险,阐明了在低渗储层中仪器的管储效应明显,地层容易出现超压现象。针对电缆地层测试在低渗透储层遇到的各种问题,本文在数据处理方面分析了FRA算法(Formation Rate Analysis)原理,探讨了其在低渗储层的适用性。在仪器选择上分析了大面积坐封胶垫探针(LAPA)和双封隔器模块在低渗储层的应用效果,同时指出精密数字泵抽技术是其成功应用于低渗储层的关键。     

浊积岩分序级描述技术及其在东营凹陷油气勘探中的应用

浊积岩分序级描述技术是在前人研究与勘探实践基础上,以层序地层学理论为指导,结合较为前沿的地震沉积学理论,分析层序内部结构,明确了浊积岩发育序级的划分原则、对比和划分方法;以地震资料为基础,充分发挥了井震结合的优势,形成了浊积岩的地震识别模式的建立方法.本次研究建立了东营凹陷沙三段和沙四上不同类型浊积岩的地震响应模式,形成了浊积岩分序级描述技术;该技术可以用来预测新的浊积岩发育区.东营凹陷油气勘探实践证明,在浊积岩分序级描述的基础上进行勘探优化部署,可以有效的提高浊积岩油藏的勘探成功率.     

软地层横波速度的偶极随钻测井反演

在电缆测井中,可以利用偶极声场中的弯曲波反演软地层的横波速度.然而,在随钻声波测井(LWD)中,钢制钻铤的存在使得井孔结构变得复杂,同时改变了井孔声场,弯曲波也变得难以测定.此外,弯曲波与钻铤波耦合在一起,使得地层横波速度的反演变得困难.本文计算分析了随钻声场的频散曲线和激发曲线,注意到了偶极舒尔特波在较宽频带内速度频散很弱,特别是在本文研究的软地层情况下,偶极舒尔特波速度在3至25kHz的频率范围内几乎为一个常值,并且该值与地层横波速度存在一一对应关系.舒尔特波速度远小于其他模式波速度,与其他模式波在时域上易分离.相对于其他地层参数,舒尔特波对地层横波速度十分敏感.因此,它可以用来反演软地层的横波速度.     

基于瞬时相位和Curvelet变换的地层结构提取方法

储层的几何形态和空间展布预测是储层预测的主要内容.本文根据Curvelet变换的奇性分析特征及地震资料瞬时相位在追踪地质层位的优势,提出了基于Curvelet变换的地层结构提取方法.将提取的地层结构剖面和瞬时频率或其它与地层岩性相关属性联合显示,能更清晰、直观地解释有利储层的几何形态和空间展布特征.通过合成资料和实际数据的算例,验证了本文方法的有效性.     

不同加载速率下煤岩单轴压缩电荷感应规律研究

利用自主研制的电荷感应仪,建立单轴压缩条件下煤岩电荷感应试验系统.研究了煤、花岗岩、砂岩在不同加载速率下的电荷感应规律.试验结果表明:煤岩电荷感应最大值在应力达到极限强度前出现,且随加载速率增加,电荷最大值比应力极限强度提前出现时间有减短趋势.不同性质煤岩体,电荷感应最大值有较大区别,花岗岩电荷最大值大于煤电荷最大值,煤电荷最大值大于砂岩电荷最大值.当应力较小时,煤岩只产生微量的电荷信号,当应力达到煤岩极限应力的90%左右时产生大量的电荷信号,说明煤岩电荷感应存在应力阈值.因此,电荷感应方法作为预测预报动力灾害是可行的,值得深入研究.     

Geobiological processes of the formation of lacustrine source rock in Paleogene

Gypsum-salt rocks and coccolith calcareous shale are widely deposited in the lower part of the Paleogene Shahejie Formation in the Dongying Sag,Shandong Province.The gypsum-salt rock is believed to be formed during the earlier deposition in salt lake,while the overlying coccolith shale in saline lake with relatively low salinity.By comparing the lake environment and lacustrine microbial communities between ancient and recent lakes,cyanobacteria are regarded as the main representative of productivity during the formation of gypsum-salt strata series,with the annual productivity of 1500-2000 gC m-2 yr-1.Based on the research of ultramicrofossils in the calcareous shale,coccolith is considered as the main contributor to the productivity during the formation of calcareous shale.On the basis of statistic data of sedimentary rates,shale laminations,and coccolith fossils in each lamination,the quantitative value of productivity is calculated,with the annual productivity of 2250-3810gC m-2 yr-1(averagely 3120 gC m-2 yr-1).Statistic data of large amount of pyrite framboids indicate that the lower water column was persistently in sulfidic or anoxic conditions during the deposition of gypsum-salt strata series,but it changed to be dysoxic when the coccolith calcareous shale was deposited.Both of these water conditions are favorable for the preservation of organic matter.It is estimated that the organic carbon burial efficiency of the Lower Paleogene salt lakes and saline lakes of Dongying Depression is about 10%-15%,which is calculated and analyzed using the multi-parameter geobiological model.     

煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究

对受载煤体变形破裂产生电磁辐射进行了实验研究及规律分析,并对煤岩变形破裂电磁辐射的机理进行了探讨分析．研究结果表明,煤体变形破裂时能够产生电磁辐射,电磁辐射信号与声发射信号并非严格同步,电磁辐射信号较声发射信号丰富,电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关．煤岩电磁辐射技术在揭示煤岩变形破裂机理,预测、预报地震,矿山煤岩灾害动力现象及岩石混凝土建筑稳定性方面有着非常广泛的应用前景．     

无人值守岩体力学监测系统

按照岩体流变理论,岩体稳定和变形具有明显的时间效应,用于岩体力学参数（位移、声发射……）的监测记录系统,必须长期代替人工操作的要求。无人值守岩体力学监测系统是能满足这一要求的全自动化设备。它在自动绘制位移、应变的同时,能将岩体变形出现的声发射信息以电磁波的形式进行发射和接收,能将遥测信息进行自动记录、报警、开     

页岩发育区浅埋隧道超前地质预报方法研究

以页岩的不良工程性质和围岩分级依据为基础，探讨公路隧道页岩浅埋段的超前地质预报方法的优化组合.通过比较国内外现有的各种超前地质预报方法的优缺点，提出了以TSP法和双频激电法为主、根据工程项目的等级适当考虑采用探地雷达作为补充的一套组合方案.而在某些特别复杂地段建议采用水平钻探加以验证.应用这套方案在常（德）—张（家界）高速公路第十合同段的关口垭隧道进行了一次科研试验，对预报结果进行详细的处理和分析后，给施工单位提出了相应的施工建议.后期的跟踪调查结果表明，试验成果与实际情况基本吻合，给予了施工正确的指导，达到了试验目的.     

岩石电学参数扫频测量

介绍了一种线圈法岩心复电参数扫频测量系统,并运用该系统对岩心进行了实验测量分析.结果表明,线圈法测量结果与电极法结果同样具有电频散特性,二者具有明显的相关性;测量响应与岩心的含水饱和度有着规律性的对应关系;虚部响应比实部响应对含水饱和度的变化更敏感.研究结果为发展电频谱测井新方法奠定了理论基础.     

准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系火山岩电性与地震响应特征

勘探实践证实,准噶尔盆地石炭系已成为一套现实勘探层系;陆东-五彩湾地区石炭系火山岩体规模大、分布广,是重要的天然气储集体;火山岩储层有效性主要受不整合、岩性、岩相控制,识别火山结构、火山岩岩性、岩相成为判别储层有效性的关键.由于主要目的层巴塔玛依内山组特殊的三段式火山岩组合层序结构,为通过测井、地震物探手段识别火山岩岩...     

TSP 203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用

TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的。该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化。采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模，并可算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量。本文是TSP203系统在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用实例。     

冲击矿压危险预测的电磁辐射原理

由于煤岩冲击破裂过程中,裂缝的形成和颗粒的摩擦会产生电磁辐射,因此,可采用电磁辐射技术来预测煤矿的冲击矿压危险.研究表明,电磁辐射基本上随着加载及变形速率的增加而增强;在发生冲击性破坏以前,电磁辐射强度一般在某个值以下,而在冲击破坏时,电磁辐射强度突然增加;煤体应力越大,变形破裂越强烈,电磁辐射信号也越强.煤岩变形破坏的弹塑脆性模型分析表明,煤岩体的损伤速度与电磁辐射脉冲数、声发射事件数成正比,与瞬间释放的能量、变形速度成正比.对具有强冲击危险工作面进行的研究表明,电磁辐射完全可以预测煤矿冲击矿压危险,检验卸压爆破效果,而且准确率高,效果明显.     

煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应实验研究

实验研究了原煤、型煤单轴压缩电磁辐射记忆效应特征、记忆内容及变化规律，探讨并分析了煤岩电磁辐射记忆效应机理.结果表明，煤岩变形破坏电磁辐射具有记忆先期最大应力、纵向应变、横向应变和体应变的能力，最直接的记忆内容是先期受到的应力、纵向应变和横向应变；当先期施加的应力水平大于70%～80%时，电磁辐射记忆能力迅速减弱，甚至根本失去记忆能力；煤岩损伤破坏过程的不可逆决定了电磁辐射过程的不可逆，电磁辐射过程的不可逆是煤岩变形破坏电磁辐射记忆效应的直接原因.煤岩电磁辐射记忆效应理论在地应力测试、巷道围岩不同应力区范围的确定及煤岩动力灾害预测等方面具有广阔的应用前景.