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隧道超前预报及动态化施工技术研究

作　者: 姜大鹏
导　师: 吕康成
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 隧道超前预报地质雷达地质素描实用型超前预报动态化
分类号: U452.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 57次
引　用: 2次
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内容摘要

在隧道施工中,由于隧道围岩地质条件的复杂多变性和勘察设计的局限性,隧道掌子面前方的不良地质情况经常很复杂,常会遇到断层、溶洞等不良地质体,致使隧道掘进过程中局部地段经常出现塌方、涌水等地质灾害,引起重大工程事故,拖延工期,造成巨大的经济损失,因此,对隧道围岩进行超前地质预报在施工过程中就显得十分重要。地质雷达具有扫描速度快、操作简便、重量轻、分辨率高、图像直观等优点,因而作为一种常用的物探法被广泛使用,但也存在一些问题,如地质雷达图像多解性、超前预报图像杂乱等。地质素描法是另一种常用的超前预报方法,占用施工时间短,设备简单,不干扰施工,成果快速,预报效果较好,而且为整个隧道提供了完整的地质资料,但是其预报距离短,对操作人员地质理论要求高。论文综合地质雷达法与地质素描法两种超前预报方法的优点,形成了一种实用型超前地质预报方法,即地质素描与地质雷达探测相结合的地质超前预报,简单的说就是以地质理论为基础,以地质雷达探测为手段的综合超前地质预报方法。这种方法克服了前两种方法各自的缺点,操作简单,几乎不用占用隧道施工时间。举例论述了实用型超前预报的步骤与方法,并将预报结合于实际开挖的工程地质情况对比,说明实用型超前预报是必要的也是可靠的。论文收集大量的现场地质雷达超前预报成果,总结了不良地质(溶洞、断层破碎带、富水、岩性交界面)在地质雷达图像中的显示规律,并以这几种常见的不良地质灾害为例具体阐明实用型综合超前预报,可为今后隧道超前过程中遇到类似典型地质灾害提供参考和依据。论文以长坂坡隧道为例,基于实用型超前预报结果进行隧道围岩分级,根据实用型超前预报预测掌子面前方地质情况,对隧道围岩级别进行动态划分,Ⅴ级与Ⅳ级围岩所占比例增加,Ⅲ级围岩所占比例减小,整体提高了隧道围岩等级,但是因为及时变更隧道的开挖支护方案,使得设计与施工更符合或接近现场实际,不仅减少工程事故的发生,而且减少工程成本。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-18
  1.1 隧道超前预报的重要性  11-12
    1.1.1 我国隧道建设高速发展  11
    1.1.2 隧道施工中不良地质灾害  11-12
    1.1.3 超前预报的重要性  12
  1.2 隧道超前预报主要方法  12-14
    1.2.1 短距离超前预报方法  12-14
    1.2.2 长距离超强预报方法  14
  1.3 超前预报国内外研究现状  14-15
  1.4 综合超前预报的必要性  15-17
  1.5 研究的主要内容  17-18
第二章地质雷达超前预报法  18-38
  2.1 概述  18-19
  2.2 地质雷达原理  19-20
  2.3 地质雷达进行超前预报的基本理论  20-26
    2.3.1 雷达波传播及波速  20-22
    2.3.2 雷达波在介质中的传播的理论基础  22-25
    2.2.3 雷达波的反射与折射  25-26
    2.3.4 地质雷达典型接收信号  26
  2.4 地质雷达进行超前预报的技术与方法  26-30
    2.4.1 探测性能  26-28
    2.4.2 测线布置  28-29
    2.4.3 探测方法  29
    2.4.4 参数选择  29-30
  2.5 地质雷达数字处理技术  30-33
    2.5.1 数字处理技术概述  30-31
    2.5.2 隧道超前预报常用的数字图像处理  31-33
  2.6 地质雷达资料解释  33-35
    2.6.1 地质雷达反射波组特性  33-34
    2.6.2 时间剖面的解释  34-35
  2.7 地质雷达特点  35-36
  2.8 地质雷达在超前预报中存在的问题  36-37
  2.9 本章小结  37-38
第三章地质素描超前预报方法  38-42
  3.1 地质素描的基本原理  38
  3.2 地质素描特点  38
  3.3 地质素描主要内容  38-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章实用型综合超前预报技术研究  42-64
  4.1 引言  42-44
  4.2 实用型综合超前预报方法  44-46
  4.3 四种典型地质灾害综合超前预报方法  46-63
    4.3.1 断层破碎带综合超前预报  46-51
    4.3.2 溶洞综合超前预报  51-54
    4.3.3 岩性交界面综合超前预报  54-59
    4.3.4 富水带综合超前预报  59-63
  4.4 本章小结  63-64
第五章实用型综合超前地质预报在动态化施工中的应用  64-70
  5.1 隧道围岩分级综述  64-65
  5.2 基于实用型综合超前地质预报成果的围岩分级  65-67
    5.2.1 高速公路隧道围岩分级中存在的问题  65-66
    5.2.2 依据实用型综合超前地质预报成果进行围岩分级的原理  66-67
  5.3 实用型综合超前预报在动态化施工中的应用实例  67-69
    5.3.1 长坂坡隧道概况  67-68
    5.3.2 长坂坡隧道基于实用型综合超前地质预报成果的围岩分级  68-69
  5.4 本章小节  69-70
结论与展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76

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