基于地質(zhì)雷達的巖溶地區(qū)公路隧道超前探測技術(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，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，嚴重危及施工人員的人身安全，損毀施工機具，制約施工進度和影響施工質(zhì)量。因此，如何更加有效地對這些不良地質(zhì)體進行探測識別并采取相應(yīng)的防控措施，從而減少施工風險、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座在建隧道為實際依托，為了提高地質(zhì)雷達超前探測在巖溶地區(qū)公路隧道中的實用性和準確性，采用理論分析、現(xiàn)場實測與數(shù)值模擬計算的方法，對不良地質(zhì)體地質(zhì)雷達超前探測技術(shù)進行了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容與成果如下：
　　1）基于現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)雷達超前探測的結(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)場實測，從電磁損耗和色散出發(fā)對地質(zhì)雷達的探測適用性進行分

3、析研究，提出了適用于地質(zhì)雷達探測時的圍巖含水率取值分布范圍。
　　3）根據(jù)地質(zhì)雷達的探測原理，對邊墻位置不良地質(zhì)體和掌子面范圍內(nèi)小目標等不良地質(zhì)體的現(xiàn)場探測方法進行研究，制訂了巖溶地區(qū)地質(zhì)雷達探測原則，給出了具體的測線測點布置型式和探測參數(shù)取值。
　　4）在圍巖含水率實測數(shù)據(jù)對比的基礎(chǔ)上，采用回歸分析的方法，對利用地質(zhì)雷達進行破碎帶圍巖含水率預(yù)測時TOPP公式中的參數(shù)進行了修正，并確定了其取值范圍。
　　5）基于實測數(shù)

4、據(jù)反射振幅和回波頻率分布區(qū)間的統(tǒng)計分析結(jié)果，對回波反射的強弱和回波頻率的高低進行界定，給出了其分布區(qū)間。
　　6）根據(jù)實測數(shù)據(jù)和理論分析，對空腔型溶洞、填充型溶洞、富水破碎帶和風化灰?guī)r等不良地質(zhì)體在不同含水率下的波形特征進行綜合量化分析，提出了與不良地質(zhì)體相對應(yīng)的波形特征與判讀標準。
　　7）依據(jù)圖像與信號處理相關(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應(yīng)的顏色特征

5、向量出發(fā)，對地質(zhì)雷達的原始剖面特征進行提取分析，給出了基于圖像與信號特征的解譯判讀標準。
　　8）采用FLAC3D軟件，對不良地質(zhì)體的施工安全距離進行了數(shù)值分析，得到了溶洞和破碎帶在不同支護條件下的安全距離；基于現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)雷達超前探測，對溶洞和破碎帶分布規(guī)模的判斷方法進行研究，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圈探測，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