隧道突水突泥災(zāi)害源超前地質(zhì)預(yù)報(bào)理論與方法

前言

第1章緒論

1.1引言

11.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用和意義

1.3超前地質(zhì)預(yù)報(bào)發(fā)展與現(xiàn)狀

1.l.1鉆爆法施工隧道超前地質(zhì)煩報(bào)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.3.2TBM施下隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.3.3隧邊施工綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)存在的問題

1.5本書的主要內(nèi)容

第2章隧道突水突泥災(zāi)害源的地質(zhì)特征

2.1引言

2.2突水突泥災(zāi)害源賦存特征

2.2.1突水突泥災(zāi)害類型

2.2.2巖濟(jì)突水突泥災(zāi)害源發(fā)育的某本規(guī)律

2.2.3右溶交水突泥災(zāi)吉源發(fā)育的主控四素

2.2.4典型突水突泥災(zāi)害源賦存特征

2.2.5隧邊交水突泥災(zāi)吉的災(zāi)變特征

2.3典型突水突泥案例與地質(zhì)分析

2.3.1裂隙型突水突泥典型案例

2.3.2斷層理突水突泥典理案例

2.3.3格洞恪院組突水突泥典型案例

2.3.4暗川型突水突泥典型案例

2.4本章小結(jié)

第3章隧道不良地質(zhì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.1引言

3.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)和物性差異

3.2.1地震波超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.2.2地質(zhì)富達(dá)超前預(yù)報(bào)方法的物懺某礎(chǔ)

3.2.3電阻率超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.2.4激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.2.5且他超前預(yù)報(bào)方法的物性基礎(chǔ)

3.3地質(zhì)分析法

3.3.1工程地質(zhì)調(diào)查法

3.3.2屆前導(dǎo)洞(坑)法

3.3.3屆前水平鉆孔法

3.4地震波超前預(yù)方法

3.4.1基于直線類觀測方式的地震超前頂報(bào)方法

3.4.2基于三維空間觀測方式的地震超前放報(bào)方法

3.4.3某于極小偏移距觀測方式的地震超前預(yù)報(bào)法

3.4.4TBM施工隧過專用的地震超前預(yù)報(bào)方法

3.5電法類超前預(yù)報(bào)方法

3.5.1地質(zhì)古達(dá)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.5.2瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.5.3激發(fā)極化/山陽率法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)法

3.6其他超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

3.6.1巖體溫度法

3.6.2紅外探水法

3.7本章小結(jié)

第4章中遠(yuǎn)距離含水構(gòu)造瞬變電磁預(yù)報(bào)理論與方法

4.1引言

1.2隧道瞬變電磁超前探測基本方法和原理

4.2.1瞬變電磁法基本理論與超前探訪時(shí)方法

1.2.2瞬變電磁隧道探測改進(jìn)

4.3隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電醋探測方法與不良地質(zhì)體響應(yīng)規(guī)律

1.3.1隧道多點(diǎn)陣列瞬變電磁探測方法原理

1.3.2隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電磁探測三維響戚朋律

4.3.3隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電磁探測工作方法

4.4隧道多點(diǎn)陣列式瞬變電磁探測數(shù)據(jù)解釋技術(shù)

4.4.1均勻半空間中回線源瞬變電磁中心點(diǎn)視電阻率公式

4.4.2含偏移觀測點(diǎn)瞬變電磁水平和垂在磁場頻率域響山

4.4.3含偏移距觀測點(diǎn)瞬變山磁時(shí)間域響應(yīng)及晚期視山陽半公式

4.4.4方法驗(yàn)證與模型算例

4.4.5矢量合成山阻率

4.5鐘家山隧道左洞瞬變電磁超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

1.6本章小結(jié)

第5章近距離含水構(gòu)造激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)理論與方法

5.1引言

5.2激發(fā)極化基本原理

5.3隧道激發(fā)極化超前探測的多同性源陣列式觀測方式與正演模擬

5.3.1多同性源陣列激發(fā)極化法觀測模式法

5.3.2多同仲源陣列式激發(fā)極化超前探測的正演模擬及其對介水構(gòu)足的響應(yīng)

5.4多同性源陣列激發(fā)極化超前探測的三維反演成像方法

5.4.1基于加權(quán)函數(shù)的三維電阻率反演成像理論與方法

5.4.2多同性源陣列激發(fā)極化法超前探測的反演數(shù)值算例

5.5激發(fā)極化超前探測水量定量估算技術(shù)

5.5.1二電流半衰時(shí)之差參數(shù)區(qū)分自由水和束縛水的微觀機(jī)理

5.5.2二電流半衰時(shí)之差與水量關(guān)系的物理模型試驗(yàn)

5.6隧道含水構(gòu)造三維定位與水量估算技術(shù)

5.7隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)專用的激發(fā)極化儀

5.7.1時(shí)域激發(fā)極化儀

5.7.2多同性源陣列式激發(fā)極化儀

5.8多同性源陣列式激發(fā)極化超前探測方法的應(yīng)用案例

5.8.1地質(zhì)分析與測線布置

5.8.2激發(fā)極化超前探測數(shù)據(jù)處理與解釋

5.8.3頒報(bào)結(jié)果與開挖情況對比

5.9多同性源陣列式激發(fā)極化技術(shù)用于TBM施工隧道的展望

5.10本章小結(jié)

第6章鉆孔精細(xì)三維探測理論與方法

6.1引言

6.2電阻率跨孔CT約束反演成像方法

6.2.1含不等式先驗(yàn)信息約束的電阻束CT反演方和

6.2.2偏導(dǎo)數(shù)矩陣的并行解析快速求解方法

6.3跨孔電阻率CT超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

6.3.1跨孔山陽率CT探測的某卒原理

6.3.2二維跨孔電阻率CT組合觀測模式及影響四素分析

6.3.3三維跨孔山阻率CT探測影響阿素分析

6.3.4跨孔電阻率CT測物理模型試驗(yàn)

6.3.5跨孔山陽率CT探測應(yīng)用案例

6.3.6跨孔電阻率CT超前探測技術(shù)小結(jié)

6.1鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測技術(shù)

6.4.1鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測的觀測模式

6.4.2鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測正演響應(yīng)特征

6.4.3鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測反演成像

6.4.4鉆孔(單孔)電阻率成像超前探測物理模型試驗(yàn)

6.5本章小結(jié)

第7章隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與聯(lián)合解譯方法

7.1引言

7.2綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)基本原則

7.3隧道施工綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

7.3.1常用且前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的特點(diǎn)分析

7.3.2隧遠(yuǎn)不良地質(zhì)綜合超前預(yù)報(bào)方案與流程

7.3.3"同階段全過程"的突水突泥災(zāi)害源綜合膽前預(yù)報(bào)方法與體系

7.4基于空間結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演的隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

7.4.1多元超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演思想

7.4.2專問結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演方法

7.4.3以空間結(jié)構(gòu)約束聯(lián)合反演為基礎(chǔ)的綜合地球物理探測的典型案例

7.5隧道施工許可機(jī)制與突涌水災(zāi)害綜合預(yù)警

7.5.1施工許可機(jī)制

7.5.2施工許可流程

7.5.3施工許可原則

7.5.4突涌水災(zāi)害綜合預(yù)測頂警

7.6本章小結(jié)

第8章代表性工程應(yīng)用案例

8.1引言

8.2山嶺隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.2.1湖北滬蓉西高速公路齊岳隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

8.2.2湖北滬蓉西高速公路龍?zhí)端淼谰C合起前放報(bào)與塌方災(zāi)害頂警案例

8.2.3湖北宜巳高邊公路馬家坡隧道綜合超前地質(zhì)頂報(bào)與聯(lián)合反演應(yīng)用案例

8.2.4錦屏二級電站輔助洞綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

8.2.5成蘭鐵路躍龍門隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)用案例

8.3海底隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.3.1青島膠州灣海底隧道工程概況

8.3.2青島膠州灣海底隧近綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用和內(nèi)容

8.3.3青島膠州灣海底隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法與體系

8.3.4青島膠州灣海底隧近綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)代表性案例

8.1城市地鐵隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.4.1城市地鐵超前預(yù)報(bào)方法的選擇

8.4.2城市地鐵超前預(yù)報(bào)方法的實(shí)施

8.4.3大連地鐵某仄間超前地質(zhì)煩報(bào)代表性案例

8.4.4大連地鐵某醫(yī)間重點(diǎn)地段超前預(yù)報(bào)實(shí)踐

8.4.5廣州地鐵某午站超前地質(zhì)煩報(bào)代表性案例

8.5隧道施工許可機(jī)制與綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的聯(lián)合應(yīng)用案例

8.5.1工程概況

8.5.2初步評估

8.5.3二次評估與動(dòng)態(tài)評估

8.5.4ZK19 240~ZK19 420段風(fēng)險(xiǎn)擰制

8.5.5ZK19 120~ZK19 /160段風(fēng)階控制

8.5.6ZK19 460~ZK19 509段風(fēng)險(xiǎn)擰制

8.5.7ZK19 509~ZK19 610段風(fēng)階控制

8.5.8ZK19 610~ZK20 180段風(fēng)險(xiǎn)控制

8.6本章小結(jié)

第9章展望

參考文獻(xiàn)

彩圖 2100433B

本書共9章，介紹作者十余年來在隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方面取得的研究與應(yīng)用成果?？偨Y(jié)分析超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和發(fā)展方向；歸納了突水突泥災(zāi)害源的地質(zhì)特征；介紹常用超前預(yù)報(bào)技術(shù)的原理、特點(diǎn)和適用范圍；介紹中遠(yuǎn)距離（80m）范圍內(nèi)預(yù)報(bào)前方含水構(gòu)造的瞬變電磁研究進(jìn)展；針對自主研發(fā)的激發(fā)極化超前預(yù)報(bào)方法，介紹水量估算技術(shù)、三維成像方法、專用儀器及用于TBM隧道的前景；基于精細(xì)探測需求，介紹跨孔電阻率CT、三維鉆孔電阻率成像的成果；闡述綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與聯(lián)合解譯的成果，介紹“四階段全過程”綜合預(yù)報(bào)體系、多元預(yù)報(bào)信息聯(lián)合反演和施工許可機(jī)制的*新成果；*后精選多個(gè)代表性案例，展望了未來發(fā)展方向和遠(yuǎn)景目標(biāo)。本書可作為高等院校土木、交通、水利水電、礦山、地質(zhì)、應(yīng)用地球物理等專業(yè)教師和高年級學(xué)生、研究生的參考書，也可為相關(guān)工程領(lǐng)域的技術(shù)人員提供參考。

隧洞施工超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容一般包括：

①不良地質(zhì)預(yù)報(bào)及災(zāi)害地質(zhì)預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)掌子面前方一定范圍內(nèi)有無突水、突泥、巖爆及有害氣體等，并查明其范圍、規(guī)模、性質(zhì)，提出施工措施或建議；

②水文地質(zhì)預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)洞內(nèi)突涌水量的大小及其變化規(guī)律，并評價(jià)其對環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)的影響；

③斷層及其破碎帶的預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、填充物的狀態(tài)，是否為充水?dāng)鄬?，并判斷其穩(wěn)定程度，提出施工對策；

④圍巖類別及其穩(wěn)定性預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)掌子面前方的圍巖類別與設(shè)計(jì)是否吻合，并判斷其穩(wěn)定性，隨時(shí)提供修改設(shè)計(jì)、調(diào)整支護(hù)類型、確定二次襯砌時(shí)間的建議等；

⑤預(yù)測隧洞內(nèi)有害氣體含量、成分及動(dòng)態(tài)變化；