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GPR在岩溶区隧道地质灾害中的应用研究

作　者: 胡本清
导　师: 杨成忠
学　校: 华东交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 地质雷达超前预报不良地质电磁波 FDTD
分类号: U452.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着隧道数量越来越多，工程地质条件对隧道工程的建设显得尤为重要，尤其是在隧道施工过程中，由于开挖而诱发的各类地质灾害常常具有隐蔽性、不可选择性、复杂性和突发性，这成为制约隧道修建的主要因素。实践证明，在隧道开挖前对隧道掌子面进行超前地质预报，可以有效的指导隧道正确施工，避免许多因地质情况突变而发生的大坍方、突泥突水等灾害等。论文在分析总结国内外GPR技术的基础上，以大垭1号隧道为工程背景，采用地质雷达超前地质预报系统，主要针对断层、破碎带、节理密集带、岩溶等隧道中最为典型的地质问题，收集相关预报资料，开展提高地质雷达超前地质预报系统应用精度的研究工作。采用现场调研与室内分析相结合、现场测试与地质分析相结合以及系统评价的思想，研究地质雷达在隧道超前地质预报中的应用。同时运用时域有限差分法对地质雷达电磁波进行数值模拟。同时在隧道施工过程中，进行现场掌子面地质条件的跟踪调查、试验性测试与分析，将开挖后的实际地质情况与雷达预报内容以及数值模拟结果进行对比分析。结果表明地质雷达对于对断层、破碎带、节理密集带、岩溶等地质问题具有比较明显的反映特征。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
主要符号说明  8-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题的来源、目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 主要研究内容、研究思路  13-14
    1.3.1 主要研究内容  13
    1.3.2 研究思路  13-14
第二章地质雷达方法原理  14-23
  2.1 地质雷达的工作原理  14-15
  2.2 岩土介质电磁波传播原理  15-22
    2.2.1 岩土介质的主要电性参数  15-16
    2.2.2 介质电磁特性对电磁波传播影响  16
    2.2.3 常用工程介质电磁参数  16-18
    2.2.4 电磁波的传播特性  18-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章地质雷达现场数据采集  23-30
  3.1 MALA PROEX及其配套地质雷达系统  23-24
  3.2 测线布置  24
  3.3 地质雷达参数选取  24-25
  3.4 地质雷达信号处理  25-26
  3.5 探测方法  26-27
  3.6 现场数据采集  27-29
    3.6.1 采集设置  28-29
    3.6.2 开始和停止数据采集  29
  3.7 本章小结  29-30
第四章 REFLEXW数据处理软件  30-39
  4.1 REFLEXW软件数据处理流程  30-31
    4.1.1 数据的导入和雷达波的修正  30
    4.1.2 雷达波的常规处理  30-31
    4.1.3 雷达波的偏移处理  31
  4.2 REFLEXW软件数据处理  31-38
    4.2.1 REFLEXW软件数据预处理  31-33
    4.2.2 1D-Filter/Subtract-DC-Shift（1 维滤波/去直流漂移）  33-34
    4.2.3 Static Correction/Move start time（静校正/移动开始时间）  34-35
    4.2.4 Gain/Energy decay（增益/能量衰减）  35-36
    4.2.5 2D-Filter/Subtracting average（二维滤波/抽取平均道）  36-37
    4.2.6 1D-Filter/ Bandpassbutterworth （一维滤波/巴特沃斯带通滤波）  37-38
    4.2.7 2D-Filter/Running average（二维滤波/滑动平均）  38
  4.3 本章小结  38-39
第五章地质雷达在大垭 1 号隧道的应用  39-52
  5.1 大垭 1 号隧道的工程概况  39-42
    5.1.1 隧道设计概况  39
    5.1.2 地理位置及交通条件  39
    5.1.3 气象、水文  39-40
    5.1.4 地形地貌  40-42
    5.1.5 地层岩性  42
  5.2 大垭 1 号隧道超前地质预报成果  42-50
    5.2.1 洞口浅埋段超前地质预报  44-45
    5.2.2 裂隙水的超前地质预报  45-46
    5.2.3 完整围岩的超前地质预报  46-47
    5.2.4 软弱夹层的超前地质预报  47-49
    5.2.5 岩溶的超前地质预报  49-50
  5.3 本章小结  50-52
第六章地质雷达数值模拟技术的研究  52-65
  6.1 时域有限差分的基本思想  52-53
  6.2 二维空间的FDTD差分方程  53-56
  6.3 数值解的稳定性  56
  6.4 吸收边界条件  56-58
  6.5 FDTD中的激励源  58-59
  6.6 FDTD数值正演模拟计算步骤  59-61
  6.7 隧道溶洞模型数值模拟  61-63
    6.7.1 空溶洞数值模拟  61-62
    6.7.2 充水溶洞数值模拟  62-63
  6.8 本章小结  63-65
第七章结论与展望  65-66
  7.1 结论  65
  7.2 展望  65-66
参考文献  66-68
个人简历在读期间发表的学术论文  68-69
致谢  69

GPR在岩溶区隧道地质灾害中的应用研究

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