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瞬变电磁法（TEM）在隧道超前预报中的应用和效果研究

作　者: 余东俊
导　师: 雷宛
学　校: 成都理工大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 瞬变电磁法隧道超前预报掌子面溶洞
分类号: U452.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在隧道穿凿的过程中常常遭遇各种不良地质体,如岩石破碎带、溶洞、突泥涌水等,瞬变电磁法(TEM)就是为了解决该问题而引入的一种隧道超前预报技术。本文研究了瞬变电磁法基本理论和工作方法,在收集前人研究资料及分析瞬变电磁法已有成果的基础上,归纳总结资料解释的方法及一般规则,并初步探索出了一套解释标志。将瞬变电磁法应用于明月峡隧道超前地质预报工程实例中,结合工程地质资料,与TSP预报、实际开挖情况对比分析,评价了瞬变电磁法的适用性和应用效果。本文主要研究成果如下:1.在结合周围工程地质资料的基础上,将瞬变电磁法应用于明月峡隧道的超前地质预报中。其预报结果与TSP预报成果以及实际开挖情况的对比分析表明,瞬变电磁法在超前探水方面的效果比较突出,较其它预报方法也有明显的优势,预报较为准确,且成本较低,在隧道内工作时间较短,具有较广泛的应用前景。但使用该方法进行探测也受到天电、线圈自感和互感、隧道内机械设备、地面积水等因素的干扰,一定程度上影响了预报效果的准确性。2.将瞬变电磁法隧道超前预报图件解释的一般规则与瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的实际应用成果相结合,对瞬变电磁法的解释方法进行总结,初步探索出瞬变电磁法超前地质预报的解释标志。3.对瞬变电磁法应用于隧道超前地质预报中所积累的经验进行了总结,提出了隧道内实际探测工作、后期数据处理方法以及资料解释中值得注意的一些问题,包括数据采集现场情况的记录、仪器参数设置、数据质量的判别、结合前期资料解释等。同时指出了瞬变电磁法应用到隧道超前地质预报中需要改进的地方以及急需解决的问题。对今后需要进一步开展的工作提出了设想。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
    1.2.1 超前地质预报技术国内外现状  10
    1.2.2 TEM 隧道超前地质预报方法国内外现状  10-11
  1.3 主要研究内容及成果  11-13
第2章 TEM 方法理论基础  13-34
  2.1 激发场源  13-22
    2.1.1 常用的激发场波形及其频谱  13-15
    2.1.2 观测信号波形的特征  15-16
    2.1.3 发送波形参数对观测结果的影响  16-19
    2.1.4 关断效应影响的计算  19-22
  2.2 均匀半空间的瞬变电磁场  22-29
    2.2.1 瞬变电磁测深观测参数之间的关系  22
    2.2.2 均匀半空间的瞬变电磁场  22-29
  2.3 局部导电体的瞬变电磁响应  29-34
    2.3.1 高阻围岩中导电球体的瞬变电磁响应  29-30
    2.3.2 局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算  30-34
第3章 TEM 野外工作方法  34-38
  3.1 TEM 仪器系统  34-35
  3.2 野外采集方式  35-36
  3.3 野外工作几点注意事项  36-38
第4章 TEM 数据处理  38-43
  4.1 数据质量的判别  38-39
    4.1.1 从衰减曲线分析质量  38
    4.1.2 误差计算  38-39
  4.2 数据校正及滤波  39-42
    4.2.1 剔除强干扰信号  39-40
    4.2.2 测道圆滑  40
    4.2.3 测点圆滑  40
    4.2.4 弱信息增强处理  40-41
    4.2.5 隧道异常分离  41-42
  4.3 视电阻率及视深度计算  42-43
    4.3.1 视电阻率计算  42
    4.3.2 视深度计算  42-43
第5章 TEM 资料解释  43-52
  5.1 TEM 解释的一般规则  43-44
    5.1.1 主要解释图件  43
    5.1.2 背景场的确定  43-44
    5.1.3 异常的确定及筛选  44
  5.2 TEM 实验分析  44-45
  5.3 TEM 前人预报成功的案例分析  45-49
  5.4 资料解释规则总结  49-52
第6章 TEM 应用工程实例  52-58
  6.1 TEM 在广陕高速明月峡隧道中的应用  52-54
    6.1.1 工程地质情况  52
    6.1.2 野外数据采集  52
    6.1.3 数据处理主要步骤  52-54
  6.2 TEM 在明月峡隧道超前预报的效果分析  54-57
    6.2.1 明月峡隧道左洞超前预报效果分析及开挖验证  54-56
    6.2.2 明月峡隧道右洞超前预报效果分析及开挖验证  56-57
  6.3 本章小结  57-58
结论和建议  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
攻读学位期间取得学术成果  64

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