瑞利波超前探技术在跟踪长距离掘进巷道中的应用研究

为了解决煤矿井下独头巷道掘进过程中突发事故的预测和预防问题,笔者提出了一种在井下应用的超前探测的方法——瑞利波勘探法,并简要介绍了瑞利波勘探的基本原理。利用瑞利波对分层介质具有频散的这种特性,对巷道掘进前方的断层、破碎带、岩灌、陷落柱等复杂地质构造进行了超前探测。根据对现场采集的数据进行处理和分析,得出的结论与实际打钻结果相近,证明了利用瑞利波探测技术能进行有效的超前探测,解决了一些掘进前方的地质问题。它与打钻配合使用,进一步加强了对巷道前方的地质预报,是一种有效的辅助手段。     

隧道含水构造电阻率法超前探测正演模拟与应用

针对直流电阻率法超前探测研究中理论研究落后于工程实践的现状和探查效果较差的问题,对隧道直流电阻率法超前探测进行了系统的正演研究。首先,利用有限单元法数值手段对含水断层等多种典型含水构造的超前探测进行了正演,得到了典型含水构造超前探测的异常响应特征,提出了干扰识别与去除这一关键技术,形成了掌子面前方有用信息提取的有效途径,为隧道含水构造的超前探测奠定了理论基础。其次,研制了隧道含水构造超前探测物理模型试验装置和相似材料并开展了物理模型试验,在实验室尺度下对直流电阻率法超前探测这一新型测量方式进行了有益的探索,验证了该方法用于含水构造探测的有效性。最后,结合实际工程进行了超前地质预报实践,实现了对含水构造的定性判断。应用效果表明,直流电阻率法超前探测研究为现场应用提供了指导和参考,并为含水构造的三维反演成像与定位奠定了基础。     

巷道瞬变电磁超前探测波场成像技术

传统瞬变电磁技术存在体积效应,仅能确定含水异常体的方位,难以对含水异常体的边界进行精确探测。针对煤矿井下巷道掘进超前探测特点,基于瞬变电磁法波场变换方法,形成了巷道超前探测波场成像技术,并结合某矿巷道掘进超前探测工程,利用波场成像技术对超前探测数据进行处理,较为准确地确定了含水异常体的边界。结果表明,同传统数据处理结果相比,巷道瞬变电磁超前探测波场成像技术能够确定含水异常体边界,波场曲线幅值与出水位置对应较好,含水异常体边界位置同波场成像结果更为吻合。     

武隆隧道岩溶地质超前预报综合技术

武隆隧道全长9418m,为渝怀铁路第二长大隧道。该隧道的施工地质条件非常复杂,存在浅埋段、断层破碎带、岩溶暗河、非煤系地层瓦斯和岩爆等不良地质现象。其中,岩溶、暗河以及岩溶涌水是本隧道施工的最主要地质问题。根据岩溶垂直分带结果,武隆隧道处于混流带中,特别是多在季节变动带与水平迳流带之间。自隧道开挖揭露以来,多次发生大型、特大型岩溶涌水灾害。作者根据武隆隧道施工的特点,以地质法为基础,以HSP声波反射法为主要手段,结合TSP203系统和钻探等的超前预报综合技术,进行岩溶地质超前预报。实践证明,武隆隧道综合地质预报技术的应用是基本成功的,值得在同类隧道施工地质预报中借鉴。     

浅埋隧道注浆技术研究

正断层破碎带是隧道开挖过程中常见的不良地质现象,在多数情况下,断层破碎带是作为低强度、易变形、透水性大、抗水性差的软弱带存在的,与其两侧岩体在物理力学特性上具有显著的差异。在断层破碎带地段进行隧道施工时,仅靠常规的隧道施工技术和施工方法很难克服隧道塌方、突水、突泥等地质灾害。因此,施工除了遵守一般技术要求外,还应     

崔家冲隧洞软弱围岩注浆工法的研究应用

长沙引水及水质环境工程崔家冲隧洞要穿越区域性高棱山压扭性断层F86,断层宽度达100余米,长度达1000余米,洞顶以上地表覆盖层达110 m,其规模为同类工程所罕见。由于断层破碎带岩体强度低,透水性好,穿越断层破碎带洞段的施工成为工程建设中的重点和难点。所以隧洞在施工过程中需采用多种方法穿越众多的不良地质段。主要介绍和探讨了该隧洞穿越F86断层破碎带所采用的超前预注浆技术、超前支护技术及长管棚施工技术,为今后在类似工程中提供施工借鉴。     

综合超前地质预报技术在马桑哨隧道中的应用研究

马桑哨隧道通过地段岩溶发育、水流量大、断层破碎带多,地质条件十分复杂。施工过程中采用了包括TSP203、地质雷达、地面调查、地质素描和超前水平钻孔多种方法相互印证、相互补充的综合地质预报技术。以马桑哨隧道超前地质预报为例,通过开挖后揭示的信息与预报结果对照,表明了综合超前地质预报的准确性。对类似工程的超前地质预报工作具有一定的指导和借鉴意义。     

隧道含水构造频域激发极化法超前探测研究

隧道前方含水构造的超前预报是地下工程领域中亟待解决的难题。基于频域激发极化法中频散率参数对水体响应敏感的特点,将其引入到隧道含水体超前探测研究工作中。从理论正演、物理模拟、解译方法等方面入手对频域激发极化超前预报技术进行了系统的研究。利用三维有限元数值模拟技术解决了隧道中频域激发极化超前探测的数值正演难题,并通过对典型含水体的正演研究得到了视频散率对含水构造的响应规律,发现视频散率曲线的极大值是表征掌子面前方含水构造存在的重要特征;基于大量数值正演的结论,提出了一种利用两次探测的视频散率曲线极大值联合判断含水构造位置的方法;物理模型试验和现场实际应用表明,频域激发极化法预报的含水体位置与实际情况基本一致,验证了该方法用于隧道含水构造超前探测的有效性,为解决隧道含水构造超前探测这一难题提供了可行的途径。     

穿越富水断层破碎带隧道塌方机理分析与预防

穿越山岭隧道常遇到断层破碎带。由于缺乏断层复杂岩体稳定性机理的研究与理解,隧道施工曾导致多起大变形甚至塌方事故。本文使用理论分析、离散元数值模拟方法,结合现场监测结果,对江西某高速铁路隧道过断层施工案例进行综合分析。在考虑断层破碎带地下水影响的前提下,开展富水断层破碎带施工过程中围岩失稳塌方的内在机理研究。研究得出：隧道穿越富水断层破碎带时,岩体结构面发育,且结构面间多充填碎屑或黏土充填物。随着施工扰动引发结构面发生错动,流动的地下水进一步对结构面形成冲刷,从而降低围岩的完整性与力学强度。断层破碎带抗剪强度越低,围岩松动范围越大,塌方概率与范围越大。根据“防水排水,强化围岩”的思路,本文提出了穿越断层破碎带防塌方的措施：设置迂回导坑、地层预加固、增加支护强度、优化施工工法及加强监控量测,可为此类隧道工程的安全施工提供参考。     

矿井地震超前探测技术在龙东矿的应用

龙东煤矿区内构造较为发育,可采或局部可采煤层为7、17、21号煤层,为查明21煤试采区巷道前方断层、破碎带的发育程度及导水状态,采用矿井地震超前探测技术进行了超前探测,测线布置在回风巷左帮上,共设炮点20个,利用两个三分量传感器C1、C2接收。对采集数据进行波场分离、反射波提取、叠前偏移成像等核心技术处理,得到SV波深度偏移处理结果图,从中提取了5个异常界面,分别位于迎头前方22.5m、40.5m、54.5m、64.5m、98.5m,结合地质资料,解释为小断层。根据现场掘进实测剖面资料,矿井地震超前探测技术在龙东矿探测的异常界面准确,其界面距离最大误差率小于10%,表明该技术在掘进迎头前方100m范围内可以有效探测断层等地质构造。     

含水砂层隧道围岩失稳破坏机制及控制研究现状综述

饱和动态含水砂层的工程力学特性及隧道围岩的失稳破坏机制及稳定性控制是含水砂层隧道设计与施工中的重要课题。在回顾砂土应变局部化问题研究现状基础上,重点介绍了含水砂层隧道工程中隧道围岩稳定性问题的研究现状及存在的问题。提出了含水砂层隧道围岩渐进性失稳破坏过程中有待研究的问题,这将有助于含水砂层隧道设计与施工水平的提高。     

巷道超前探测散射成像处理技术

国内外在隧道施工过程中已开始应用反射波法超前探测前方小构造,如断层、陷落柱.由于前方的断层面、陷落柱界面起伏不平,所以接收到的反射波能量较弱,难以精确成像,而基了惠更斯原理的散射成像方法能充分利用地震信号的全波场信息,具有较好的偏移成像效果,散射成像为巷道超前探测提供了一种可行的成像方法.笔者通过建立巷道超前探测模型,分析了散射成像处理技术的效果,验证了散射成像方法应用于巷道超前探测的可行性.     

瑞雷波技术在工程场地勘探与评价中的应用

瑞雷波法是近年发展起来的一项新兴工程物探方法。因具有速度快、成本低、无需钻孔且分率较高等特点,在工程场地勘探与评价中有广泛用途。基于瑞雷波在弹性介质中的传播理论,阐述了瑞雷波在工程场地勘探与评价中的现场测试技术和室内资料整理方法,并结合工程实例,分析评价瑞雷波技术在工程场地中的勘探与评价效果。结果表明,瑞雷波技术能有效划分工程场地地层和正确评价工程场地类型。     

岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型及其工程应用

岩溶突涌水是岩溶地区隧道建设中的主要地质灾害之一,为有效控制岩溶隧道突水涌泥风险、确保隧道建设安全,基于属性数学理论建立了岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型。首先,根据隧址区岩溶水文地质及工程地质条件,选取地层岩性、不良地质、地下水位、地形地貌、岩层产状、可溶岩与非可溶岩接触带及层间与层间裂隙等作为属性评价的一级指标,其中不良地质情况分为含水构造、岩溶水系统和断层破碎带3个二级指标。通过对典型岩溶隧道突涌水实例的系统收集与整理分析,采用频数统计法确定一级评价指标所占权重;采用层次分析法构造判断矩阵确定二级评价指标的权重;其次,对评价指标进行属性测度分析,通过构建各评价指标的属性测度函数以计算单指标属性测度及样本综合属性测度;最后应用置信度准则对隧道突涌水危险性进行属性识别。在工程应用中,采用建立的属性识别模型对三峡翻坝高速公路鸡公岭隧道突涌水危险性进行评价,评价结果与现场施工情况吻合较好,为岩溶隧道突涌水危险性评价提供了一种有效途径。     

瞬态瑞雷面波法在公路工程地质勘察中的应用

结合安徽省高速公路建设工程实例,介绍瞬态瑞雷面波勘探技术在公路工程地质勘察中的应用,解决沿线高边坡、深路堑、桥梁、隧道进出口的岩土分层,给出基岩风化分带等工程地质问题,省时、省力,取得了良好的经济效益和环境效益.     

岩土工程瑞利波勘探新进展

本文从原理、仪器设备、资料解释和应用四个方面扼要综述了国内外正在发展的瑞利波勘探的三种方法:稳态法、瞬态法和长波微动法。这是瑞利波法推广的最新基础性资料。     

碎石桩加固冷却塔地基效果的检测技术与质量评价

介绍了安阳电厂冷却塔碎石桩复合地基静载、动力触探、瑞利波法系列原位试验。根据试验结果，对冷却塔地基加固与改良效果及施工质量进行了评价。     

注浆封堵断裂构造的施工参数确定方法

针对注浆封堵断裂构造过程中施工技术参数的优化组合问题,本文从立方定律基本理论着手,结合断层面渗流场特点,按照一定的地质环境探讨了浆液扩散半径、注浆压力和注浆时间等施工技术参数的相互关系,并导出了相应的计算公式。为合理、经济和有效地防治矿井构造型水害提供技术保障。     

Lithospheric structure of the Tien Shan region constrained by joint inversion of receiver function and Rayleigh wave dispersion

We obtain a lithospheric shear‐wave velocity model across the Tien Shan orogenic belt by jointly inverting Rayleigh wave group velocities and teleseismic P‐wave receiver functions at 61 broadband seismic stations deployed in this region. Our new model reveals prominent lateral variations of shear‐wave velocity in both the crust and uppermost mantle. This model reveals different structures in the upper and middle crust across the Talas Fergana Fault, which may suggest the presence of a tectonic boundary between the western and central Tien Shan beneath the fault. According to the velocity images, the depth extent of the fault is ~40 km and this is confined to the crust. Pronounced low‐velocity anomalies are imaged in the middle crust and uppermost mantle beneath the southern and middle Tien Shan, implying that the upwelling of the materials from the upper mantle could have played an important role in the mountain building.     

应用大地电磁测深勘查北京平谷盆地隐伏含水岩溶系统的结构

将大地电磁测深用于寻找深层地下水,在北京东部平谷盆地实施3条剖面25个测点,在资料分析过程中,对部分测点实施Mohr圆阻抗张量分解技术;在自动反演过程中,引入Rhoplus和Rebocc反演程序。通过对反演解释结果的分析,认为测区第四系地下水含量丰富,断裂构造及含水岩溶发育。对比3条剖面的电性分布特征,推测存在走向NNE的区域性断裂F1,其所经之处控制基岩中含水岩溶的发育;与F1相交的NW向次级断裂带控制了另一深部含水岩溶发育区,不同方向的含水岩溶发育区因断裂构造相通,呈现“网络”式的分布格局。