基于地质超前预报技术的隧道围岩级别综合动态判定方法研究

论文摘要

论文选取长沙石湾隧道为研究对象,在全面收集该工程地质勘查和设计资料的基础上,通过TSP、GPR探测以及目前常规的隧道围岩分级方法,对隧道施工过程中前方存在的地质灾害隐患及围岩级别进行了具体判定和分析,提出了围岩综合动态分级的概念和具体应用思路,真正实现了隧道信息化施工。论文具有重要的理论与应用价值,主要成果如下:(1)系统总结了隧道超前地质预报中各种探测手段的工作原理及适用范围,重点阐述了近年来在工程实践中广泛应用的TSP203超前地质预报分析系统和地质雷达探测的基本原理和应用方法。(2)以石湾隧道为工程实例,分别采用TSP203超前地质预报分析系统和地质雷达方法,对掌子面前方的不良地质体的分布与规模进行了探测,通过结果的具体分析以及比较研究,对围岩级别进行了初步判定。(3)系统总结了公路隧道设计规范中的围岩分级方法的各判定指标及其获取方法,同样以石湾隧道为例,运用定性与定量相结合的隧道围岩分级方法对五处开挖掌子面进行围岩级别定性定量划分,结果表明:相对与TSP探测、GPR方法,该法具有较高的判别精度。(4)通过对TSP探测、GPR方法以及隧道常规围岩分级方法三者的优缺点比较与总结,提出了围岩综合动态分级的概念及其应用思路,并进行实例分析。结果表明:该法充分利用了三种方法的优势,逐步修正,有机结合,及时反馈,最大限度的提高了围岩级别判定的准确性,真正做到了围岩综合动态分级,弥补了信息化施工的不足。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 隧道超前地质预报技术方法国内外研究现状
• 1.2.2 隧道围岩分级方法国内外研究现状
• 1.3 选题依据
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 隧道所用超前地质预报技术的基本原理
• 2.1 TSP203隧道超前地质预报分析系统的理论基础
• 2.1.1 TSP基本工作原理
• 2.1.2 地震波的运动学基本理论
• 2.1.3 地震波的动力学基本理论
• 2.1.4 TSP203野外操作工序及步骤
• 2.1.5 数据处理与资料解释
• 2.2 地质雷达隧道超前预报的理论基础
• 2.2.1 电磁场理论
• 2.2.2 电磁波传播特性及物理概念
• 2.2.3 地质雷达进行隧道超前预报的技术与方法
• 2.2.4 地质雷达的数据处理技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 隧道围岩分级方法研究
• 3.1 地下洞室围岩分级方法
• 3.2 公路隧道设计规范中的围岩分级方法
• 3.2.1 围岩级别的定性划分依据
• 3.2.2 围岩级别的定量划分依据
• 3.2.3 围岩级别的整体确定依据
• 3.3 公路隧道设计规范中的围岩分级方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 隧道围岩动态分级方法研究及其工程应用
• 4.1 目前常用隧道围岩分级（探测）方法的优缺点分析
• 4.1.1 TSP203系统在隧道围岩探测应用中的优缺点分析
• 4.1.2 地质雷达法在隧道围岩探测应用中的优缺点分析
• 4.1.3 隧道围岩级别判定法的优缺点分析
• 4.2 隧道围岩综合动态分级方法研究
• 4.2.1 隧道围岩综合动态分级方法基本概念
• 4.2.2 隧道围岩综合动态分级方法基本思路
• 4.3 石湾隧道工程地质概况
• 4.3.1 工程概况
• 4.3.2 水文气象
• 4.3.3 工程区域地形及地质条件
• 4.4 TSP203系统在石湾隧道工程中的应用成果
• 4.4.1 TSP203应用于石湾隧道的工作方式及操作步骤
• 4.4.2 石湾隧道K4+823.0～K4+923.0段TSP203预报成果分析
• 4.5 地质雷达法在石湾隧道超前预报中的应用成果
• 4.5.1 地质雷达法应用于石湾隧道的工作方式及测线布置
• 4.5.2 石湾隧道K4+845.0～K4+870.0段地质雷达预报成果
• 4.6 基于现场地质描述与BQ法的隧道围岩级别判定试验研究
• 4.6.1 试验基本理论方法及仪器设备
• 4.6.2 基于石湾隧道现场地质描述的围岩定性分级
• 4.6.3 基于BQ法的围岩定量分级
• 4.6.4 围岩级别结果判定
• 4.7 三种研究方法所得结果的对比分析
• 4.7.1 TSP预报系统与地质雷达法的比较
• 4.7.2 TSP预报系统、地质雷达法及隧道围岩级别判定法综合比较
• 4.8 围岩综合动态分级法最终判定
• 4.8.1 典型断面围岩综合动态分级法最终判定
• 4.8.2 其它断面围岩综合动态分级法最终判定
• 4.8.3 对原设计围岩级别产生偏差的原因分析
• 4.9 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果