瞬变电磁法在深埋长隧道勘察中的应用研究

介绍了瞬变电磁法(TEM)的原理、特点、工作方法和资料处理。该系统首次运用于云南省的高速公路深埋长隧道勘察中,结合其他手段,成功地解释出了隧道的岩性、地下水及断层破碎带的位置,为划分隧道围岩级别提供了较好的依据,同时也为高速公路深埋长隧道提供了一种新的勘察方法。     

EH4电磁测深法在隧道断层勘察中的应用

断层是影响隧道稳定的不良地质现象，EH4电磁测深法工作频率在10Hz～100kHz，其探测深度大，本文应用EH4电磁测深法探测埋深不同的隧道，断层勘察效果较好，探明了断层的宽度、倾向、倾角等地质要素，其探测结果可指导隧道设计并对开挖过程中的灾害进行预防和提前处理。     

高频大地电磁测深在米仓山特长隧道勘察中的应用

采用高频大地电磁测深法应用于桃巴高速公路的亚洲第二特长隧道――米仓山隧道构造、岩性的勘察,通过与钻探及地质调绘的资料对比,EH4音频大地电磁法可以在宏观上查明深埋隧道地层岩性分界、地质构造(断层、岩溶)及其赋水性,为钻孔布置及隧道设计、施工提供地球物理依据,在深埋隧道勘查中能起到理想的效果。     

EH4在深埋长隧道地质勘探中的应用研究

EH4电磁成像系统是将部分可控源与天然源相结合的一种大地电磁测深系统,EH4能进行连续观测,获取丰富的地电信息,可以高效率、低成本、高质量完成隧道地质勘察任务。以西南某高速公路深埋长隧道施工为例,介绍EH4的原理,说明EH4在划分地质构造、查明地下不良地质体的应用效果,为隧道设计及安全施工提供参考。     

地空协同时频域电磁探测技术在深埋长隧道地质勘察中的应用研究

复杂地质地区深埋长隧道建设过程中,由于对地质情况勘察不清楚,风险难以控制。常规的地质勘察工作又费时费力,影响工程进度。地、空协同时频域电磁探测技术作为航空电磁法的一种新型设计方案,勘察深度大、效率高,对于工程建设前期和中期需要快速实现地质勘察的深埋隧道是一种理想方法。本文通过对西南某深埋特长隧道进行地、空协同时频域电磁法勘察隧道围岩中不良地质体的应用研究,较为详细的查明了隧道轴线地质情况,解译了不良地质体的位置和性质。研究结果表明,地、空协同时频域电磁探测技术在深埋长隧道地质勘察应用中是有效的,既能缩短勘察设计阶段资料搜集的时间,又能查明不良地质体的基本情况,还能控制工程勘察设计成本,体现了良好的经济和社会效益,值得推广应用。     

Eh4电磁测深在雀儿山隧道勘查中的应用

雀儿山隧道次级断裂发育,岩体为花岗岩体,采用传统地质手段对构造识别困难,采用高频大地电磁测深法应用于雀儿山隧道构造、岩性的勘察,通过与钻探及地质调绘的资料对比,EH4音频大地电磁法可以在宏观上查明深埋隧道地层岩性分界、地质构造及其赋水性,为钻孔布置及隧道设计、施工提供地球物理依据,在高原地区深埋隧道勘查中能起到理想的效果。     

AMT与高密度电阻率法在公路深埋隧道勘察中探测效果分析

在山区高速公路设计中,常采用深埋长大隧道贯通隧址区,工程地质勘探中常开展地球物理勘探专项。音频大地电磁法和高密度电阻率法,因其分别对地下深部与浅部地质构造有较高的分辨率常被用于公路深埋隧道勘探,其测量方式(点距、线距以及横纵剖面的综合布设方式)的选择与勘探效果之间有着密切的关系,文章通过采用不同地球物理勘探方法以及不同的测量方式在公路隧道勘察中的具体实例来分析其应用效果并提出总结及建议。     

微动勘探技术在隧道深厚风化层勘察中的应用

为解决隧道勘察中深厚风化层界线划分问题,采用微动探测台阵技术采集地层的天然源面波信号,并采用空间自相关法处理数据获取频散曲线,从而得到能直观反映探查范围内地层的速度变化的视横波速度,再结合少量钻孔就可得到该区域内的土石分界及风化层界面。结果表明:微动探测得到的地层分界线与钻孔地层剖面结果基本一致,且起伏形态清晰,精度较高;该方法作为一种新的地层界限勘察手段,探测时无需人工震源,具有经济、高效、探测深度大、分辨率高等特点,对确定山区大型深层地质界面,探测效果良好。     

可控源音频大地电磁波法在石牙山隧道勘察中的应用研究

以广梧高速公路河口至双凤段石牙山隧道初勘过程中可控源音频大地电磁波法（CSAMT法）运用实例为基础，探讨了在公路深埋长大隧道勘察过程中，地质条件比较复杂的情况下，怎样才能使勘察资料更加完善，为设计和施工提供更可靠的地质资料和参数。     

川藏铁路昌都至林芝段色季拉山隧道航空物探试验研究

为提高川藏铁路昌都至林芝段的勘察质量和效率,解决地面物探工作效率低无法满足工期需求、危险性高无法满足安全需求、大段空白资料无法满足铁路勘察设计质量需求的问题,对高海拔艰险地段及无人区启用航空物探手段加快地质勘察工作。以色季拉山隧道为试验区,采用航空瞬变电磁法(VTEM)、航空大地电磁法(ZTEM)组合使用、联合反演,开展不同测线间三维反演断面对比、航空物探与地面物探对比、航空物探与深孔验证对比分析。研究表明:1)航空物探应用于铁路勘察在国内乃至国际尚属首次,是工程勘探方法的突破和创新;2)航空物探VTEM和ZTEM联合反演有效探测深度可达2000m,可对主要岩性界线、断层破碎带、富水带进行探测,成果资料吻合较好,基本满足长大深埋隧道的勘探要求,适用于物探人员无法攀越的高寒艰险山区。     

长大隧道地震响应分析与试验方法新进展

隧道抗震研究是当今地下工程防灾领域重要的研究方向之一。目前在隧道发展建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的新形势下,针对长大隧道抗震研究所面临的纵向抗震设计理论、大规模地震响应分析方法、非一致地震激励效应等科学难题,在分析国内外隧道抗震研究现状的基础上,聚焦基础设施建设的重大需求,系统阐述长大隧道地震响应分析与试验方法新进展。介绍面向长大隧道纵向抗震设计的几种简化分析模型,推导任意动载作用下长大隧道纵向动力响应解析解,退化出行波效应下长大隧道纵向响应的理论解,直观地给出各参数之间相互关联的解析表达,并基于多质点-弹簧-梁模型进一步提出面向长大隧道纵向抗震设计的快速简化分析方法;建立长大隧道-地层大规模地震响应模拟的多尺度动力耦合分析方法,同时获得隧道-地层的整体宏观响应与隧道各组件细观动态演化,且不需要任何附加过滤和阻尼即可有效消除宏-细观多尺度界面的高频波虚假反射;提出长大隧道多点非一致激励振动台模型试验方法,推导模拟基岩面多个离散输入与连续输入的关联性,研制节段型模型箱及其联动装置,构建振动台阵多个独立台面分区多点输入的非一致激励隧道地震试验平台。以港珠澳大桥沉管隧道等实际重大工程为应用案例,阐述所建立长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。最后介绍隧道关键节点的减震控制方法。研究结果在一定程度上反映了目前长大隧道纵向抗震设计和分析的发展水平,同时也为今后抗震工作的研究重点指明了方向。     

红岩寺隧道工程地质勘察成果总结

拟建的红岩寺隧道是一座特长公路隧道,构造发育,处于灰岩区,且隧道与暗河基本上处于同一高程,故隧道开挖过程中可能出现突水突泥、塌方等工程事故。在勘察工作中充分分析总结了区域地质及现场地质调查资料、岩溶水文地质调查研究资料、钻孔勘探及试验资料、EH4电磁勘探成果资料及地应力测试资料,形成了工程地质勘察报告。该报告为隧道设计提供了必需的参数;对围护方案提出了建议;对可能突水突泥及塌方的段落做出了预测。     

盾构隧道实用抗震计算方法研究

首先分析了各国盾构隧道抗震计算的现状,总结了常用的盾构隧道抗震计算方法,分析了这些方法的优缺点及适用性。在此基础上介绍了在盾构隧道抗震分析方法方面笔者带领的研究团队近年来取得的部分进展,主要有:在盾构隧道横向抗震计算中提出修正静力法,解决了静力法的计算合理性问题;提出考虑环间接头非线性刚度的纵向迭代计算方法,进一步发展了纵向广义反应位移法的适用性,以期解决大型复杂结构在非均匀地层中的高精度计算问题;并介绍了上述研究进展在中国相关抗震规范中的采纳应用情况。最后对隧道实用抗震计算方法进行了展望:在管片结构劣化对盾构隧道抗震的影响、拟静力计算方法如何考虑地层非线性、近场地震动对隧道的影响等方面有待进一步研究。     

寒区高速铁路长大隧道温升问题研究

为了解决寒区高速铁路长大隧道由于列车运行导致隧道内环境温度的上升,从而对隧道安全运营产生不利影响的问题,针对多年冻土地区隧道围岩温度场具有导热与对流换热耦合边界并伴有相变的非稳态温度场的特点,联合应用有限体积法及有限单元法,进行围岩温度场的有限元分析。结果表明,对于寒区高速铁路长大隧道而言,列车的高速运行和特长隧道通风散热不畅所导致的隧道内热量集聚,将使隧道空间温度在未来几十年内缓慢上升,虽然数值不大;但引起了隧道周围冻土区温度场较大的改变,增大了冻土的融化范围,加深了地基土的融化深度,必将对隧道结构的稳定性及高速列车的运行安全造成不利影响。     

穿越活动断裂带铁路隧道抗震关键技术

震害统计结果表明，当隧道穿越活动断裂带段时，结构震损尤为严重，尤其是位错量达到m级时，仅靠结构自身难以抵抗。为建立穿越活动断裂带铁路隧道抗震技术体系，通过现场调查对大梁隧道震害特征进行分析，采用模型试验及数值模拟方法研究穿越活动断裂带隧道变形破坏机制。研究表明： 1）现有铁路隧道抗震技术及工程措施可保证洞口、浅埋及洞身非活动断裂带段的隧道结构在地震作用下保持结构稳定，但目前尚无可靠的隧道结构形式可以抵抗大尺度位错。2）基于震害调查结果，通过理论分析提出穿越活动断裂带隧道设防分区。3）穿越活动断裂带隧道的破坏主要集中在强烈影响段及其两侧一般影响段，应针对2种区段的不同震害机制分别进行抗震设防。4）通过理论分析及文献调研，提出穿越活动断裂带隧道新型多级减震可变结构设计体系、隧道震后快速抢通方案。     

岩溶隧道超前地质预报几种主要物探方法的选择与实践

超前地质预报的物探方法有多种,由于岩溶发育空间分布的复杂性和岩溶含水介质充填物的多样性,单一的超前地质预报方法都具有局限性,如何针对岩溶的地球物理特征,选择适用的地质预报物探方法,以提高预报成果的准确度非常必要。通过对TSP法、地质雷达法、瞬变电磁法等超前地质预报主要物探方法工作原理、有效探测距离和地球物理特征等进行分析,论述岩溶隧道超前地质预报方法的理论依据和方法选择。以九景衢铁路何家隧道为例,详细论述施工过程中采用的几种主要超前地质预报方法以及组合方法,通过对比分析,验证和总结几种主要物探方法预报成果的适用性和准确度。实践成果表明： 1）单一的超前地质预报方法都具有局限性,难以应对岩溶隧道的复杂地质条件和施工高风险,需采取“三结合”措施,选取不同的超前预报方法作为组合方法,相互验证。2）TSP法未能对是岩溶还是断层破碎带进行区分,必须结合其他方法,进行对比验证才能区分; TSP法+地质雷达法长短结合探测方法,是一般简单岩溶隧道通用的组合。3）瞬变电磁法在岩溶隧道探测中效果明显,判译解释准确度高,适合大型岩溶强发育地段; 超前水平钻+瞬变电磁法+地质雷达法+水文监测地质预报组合,是复杂岩溶隧道超前地质预报可采用的有效组合。叠加超前水平钻与瞬变电磁剖面图进行分析,能详细分析出岩溶的空间分布和形态特征。     

综合管廊抗震分析研究进展综述

针对目前城市综合管廊建设方兴未艾、抗震防灾需求日益凸显的现状，总结评述目前综合管廊抗震分析的研究进展。首先，归纳总结综合管廊结构的震害特点和关键影响因素，并在此基础上对国内外综合管廊抗震研究的发展历程和重要突破进行综述；然后，重点从影响综合管廊地震响应机制的关键要素出发，即从输入地震动特征、工程场地特性、管廊结构形式与构造特点3个方面对综合管廊抗震研究现状以及存在的不足之处进行综述；最后，对综合管廊减隔震研究现状进行讨论。研究表明： 1)输入地震动特征会对综合管廊地震响应产生显著影响，对于浅埋结构还应关注地表Rayleigh波的作用； 2)工程场地特性研究聚焦在饱和液化地层、断层破碎带等不利场地条件对综合管廊结构地震响应的影响机制方面； 3)新型管廊结构形式和节点构造层出不穷，但目前的研究工作主要关注管廊结构自身的地震响应特征。建议后续研究重视综合管廊功能性对抗震安全性的需求，进一步加强“结构-功能”一体化抗震性能设计方法与指标体系的研究工作。