隧道典型突水突泥致災構造超前探測響應特征與解釋方法.pdf

1、隨著中國交通、水利建設的力度加大，中國隧道及地下工程得到了前所未有的迅速發(fā)展。然而，隧道工程施工中經(jīng)常會遇到多種復雜的地質(zhì)條件，導致工程建設過程中往往發(fā)生突水突泥等重大災害，嚴重威脅了隧道的施工安全。因此，開展施工期超前地質(zhì)預報、提前規(guī)避災害源具有十分重要的工程意義和科學價值。
　　經(jīng)過近幾十年的研究與發(fā)展，以應用地球物理學科為帶動，形成了多種較為成熟的隧道超前地質(zhì)預報方法。然而，每種探測方法的物理基礎不同，其優(yōu)勢、探測對象、探測

2、距離和適用性也各有不同，事實上沒有哪種單一預報方法可以探明所有的災害源，導致在實踐中存在著多解性強、可靠性低等嚴重問題。其主要原因在于缺乏地球物理方法對典型致災構造超前探測響應深入系統(tǒng)的研究，未形成一套行之有效的致災構造綜合解釋識別方法。
　　針對上述問題，本文在典型突水突泥致災構造類別劃分研究的基礎上，針對典型致災構造開展了系統(tǒng)的超前探測的正演模擬與數(shù)值成像研究，總結并分析了隧道典型突水突泥致災構造超前探測的多地球物理場響應和識

3、別特征。同時針對隧道超前探測的綜合解釋，提出了基于k近鄰分類算法綜合解釋方法，并在多個依托工程中開展了現(xiàn)場試驗和驗證。
　　本文的主要研究工作及成果如下:
　　(1)針對隧道施工典型突水突泥致災構造的基礎類別，總結分析了不同類別致災構造的地質(zhì)特征和地球物理特征，建立了斷層破碎帶和溶洞超前探測的地球物理模型。遴選了三種主要超前探測方法:地震波法、地質(zhì)雷達法與直流電法，分別對斷層破碎帶和溶洞開展了不同距離、不同大小等情況下系統(tǒng)的

4、正演模擬和成像研究，揭示了隧道突水突泥典型致災構造的響應特征。
　　(2)在響應特征研究的基礎上，提出了典型突水突泥致災構造的識別方法和標準。通過不同的特征提取了致災構造的信息參數(shù)，并歸一化出致災構造類別評估指標的多個特征值。以k近鄰分類算法為基礎、評估指標為判定依據(jù)建立了一套綜合解釋和識別方法，實現(xiàn)了由地球物理模型到致災構造地質(zhì)模型的映射和解釋。
　　(3)綜合致災構造的響應特征和解釋方法，在吉林引松供水工程3標段和4標段