复杂地质条件下长大隧道综合地质超前预报研究

摘要

长大隧道一般埋深较大并且地质条件复杂，在初期勘察中很难准确查明水文、地质条件。地质超前预报能及时发现掌子面前方地质情况变化，达到提前采取工程措施、控制风险的目的。论文通过地质调查、理论分析、数值模拟和现场探测等方法，对复杂地质条件下长大隧道的综合地质超前预报相关问题进行了较深入的研究。论文的主要研究内容和成果如下：
　　①概括和对比了地质超前预报的常用方法，重点阐述了地质雷达探测法的基本理论、探测方法、探测仪器、数据采集以及数据处理，并对TGP预报系统的原理和方法做了分析。结合各种地质超前预报方法的优缺点，提出了以地质法为基础，以地质雷达为核心，以地震反射波法为辅助的综合地质超前预报方法。
　　②由于地质法是综合地质超前预报的基础，本文对云中山特长隧道进行了比较详细的地质调查和灾害分析，掌握了隧址区的工程地质和水文地质特征，初步分析了隧道施工可能出现的地质灾害类型。
　　③采用时域有限差分法编写了Mtalab程序，对完整围岩、断层破碎带、富水带、溶洞的常见地质情况进行地质雷达正演模拟，得到了不同规模、不同角度、不同大小、不同填充物的11种常见地质情况的典型地质雷达特征图像。
　　④以云中山隧道为依托，应用了本文提出的综合地质超前预报方法，通过工程验证，经过在准确性、连续性、及时性、对施工影响程度等方面的分析评价，表明本方法能够满足复杂地质条件下长大隧道的施工需求。

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1绪 论

1.1研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文的研究内容和技术路线

2综合地质超前预报方法

2.1地质法地质超前预报

2.2 地震反射波法地质超前预报

2.3地质雷达用于超前预报的理论与方法

2.4综合地质超前预报流程

2.5 本章小结

3 云中山隧道地质调查与地质灾害分析

3.1忻保高速公路工程概述

3.2云中山特长隧道工程概况

3.3典型地质灾害分析

3.4 地表地质复查

3.5 本章小结

4典型地质情况地质雷达特征图像正演模拟

4.1FDTD法正演模拟的基本原理

4.2解的稳定性和数值色散

4.3 UPML吸收边界条件

4.4计算机程序实现

4.5不良地质情况模型正演模拟

4.6本章小结

5云中山隧道综合地质超前预报

5.1断层破碎带综合地质超前预报成果

5.2富水带综合地质超前预报成果

5.3综合地质超前预报效果评价

5.4应用总结

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录