基于地質(zhì)雷達(dá)的巖溶地區(qū)公路隧道超前探測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、巖溶地區(qū)地形地貌變化多樣，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變。在巖溶地區(qū)修建公路隧道時(shí)，由于地質(zhì)條件自身及其他各種因素的影響，容易遇到溶洞、斷層、暗河、破碎帶等不良地質(zhì)體，并產(chǎn)生涌水、突泥、塌方等施工地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重危及施工人員的人身安全，損毀施工機(jī)具，制約施工進(jìn)度和影響施工質(zhì)量。因此，如何更加有效地對(duì)這些不良地質(zhì)體進(jìn)行探測(cè)識(shí)別并采取相應(yīng)的防控措施，從而減少施工風(fēng)險(xiǎn)、保障施工安全是隧道施工過程中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　本文以廣西壯族自治區(qū)六寨~

2、宜州高速公路28座在建隧道為實(shí)際依托，為了提高地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)在巖溶地區(qū)公路隧道中的實(shí)用性和準(zhǔn)確性，采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與數(shù)值模擬計(jì)算的方法，對(duì)不良地質(zhì)體地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要研究?jī)?nèi)容與成果如下：
　　1）基于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)的結(jié)果，劃分出了依托工程中存在的三種不良地質(zhì)體類型，即空腔型溶洞、填充型溶洞和破碎帶。
　　2）通過理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，從電磁損耗和色散出發(fā)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)適用性進(jìn)行分

3、析研究，提出了適用于地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)時(shí)的圍巖含水率取值分布范圍。
　　3）根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)原理，對(duì)邊墻位置不良地質(zhì)體和掌子面范圍內(nèi)小目標(biāo)等不良地質(zhì)體的現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)方法進(jìn)行研究，制訂了巖溶地區(qū)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原則，給出了具體的測(cè)線測(cè)點(diǎn)布置型式和探測(cè)參數(shù)取值。
　　4）在圍巖含水率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比的基礎(chǔ)上，采用回歸分析的方法，對(duì)利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行破碎帶圍巖含水率預(yù)測(cè)時(shí)TOPP公式中的參數(shù)進(jìn)行了修正，并確定了其取值范圍。
　　5）基于實(shí)測(cè)數(shù)

4、據(jù)反射振幅和回波頻率分布區(qū)間的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，對(duì)回波反射的強(qiáng)弱和回波頻率的高低進(jìn)行界定，給出了其分布區(qū)間。
　　6）根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和理論分析，對(duì)空腔型溶洞、填充型溶洞、富水破碎帶和風(fēng)化灰?guī)r等不良地質(zhì)體在不同含水率下的波形特征進(jìn)行綜合量化分析，提出了與不良地質(zhì)體相對(duì)應(yīng)的波形特征與判讀標(biāo)準(zhǔn)。
　　7）依據(jù)圖像與信號(hào)處理相關(guān)理論，采用Contourlet變換和K-MEANS++算法，從電磁反射能量分布、反射振幅與頻率特征對(duì)應(yīng)的顏色特征

5、向量出發(fā)，對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的原始剖面特征進(jìn)行提取分析，給出了基于圖像與信號(hào)特征的解譯判讀標(biāo)準(zhǔn)。
　　8）采用FLAC3D軟件，對(duì)不良地質(zhì)體的施工安全距離進(jìn)行了數(shù)值分析，得到了溶洞和破碎帶在不同支護(hù)條件下的安全距離；基于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)，對(duì)溶洞和破碎帶分布規(guī)模的判斷方法進(jìn)行研究，提出了基于地質(zhì)調(diào)查和波形特征的分布規(guī)模預(yù)估方法；根據(jù)止水巖柱破壞理論和圍巖松動(dòng)圈探測(cè)，分別建立了涌水量和塌方規(guī)模的估算模型并推導(dǎo)了其估算公式，結(jié)合國(guó)