隧道掌子面前地质状况探测方法研究

论文摘要

在隧道开挖掘进过程中,提前发现隧道前方的地质变化,为施工提供较为准确的地质资料,及时调整施工工艺,减少和预防工程事故的发生非常重要。本文主要研究了两种地质状况探测方法,地质雷达法和电法勘探中的交流激发极化法。地质雷达是一种通过利用地下介质的不连续性来探测地下目标的无损检测工具。交流激发极化法是基于地下三维空间中各种岩、矿石相异的电阻率,通过观测地面上电流场的点位分布,藉以推测地下地质情况。文中首先讲述了地质雷达探测的基本理论及实验数据分析。从电磁波的基本理论入手,介绍了电磁波的波动方程,阐述雷达波的传播、反射、折射等规律。分析地质雷达的探测性能,包括地质雷达的分辨率和探测深度。选取合适的参数进行连续剖面扫描测量,对采集到的数据进行数字信号处理,包括数据编辑,格式转换,读取~*.hd头文件和~*.dtl数据文件,进行功率谱分析;分析实验中地质雷达信号的噪声来源,采用三种方法对实验数据进行处理,通过对处理前后地质雷达图像的对比,分析处理效果的优劣,并对处理后的图像进行解释,通过分析,得出所探测地区的地质状况。其次,讲述了交流激发极化法的测量原理及实验数据分析。分析了交流激发极化法的参数效应。采用信号源、电极和数字示波器搭建交流激发极化法测量平台,采用对称四极装置进行测量,得出频散率随深度变化的关系。文章最后对所做工作进行了总结,并对进一步需要的工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的目的及意义
• 1.2 隧道掌子面前地质状况探测方法
• 1.2.1 声波测试法
• 1.2.2 地质雷达法
• 1.2.3 电法勘探
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的内容安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 地质雷达测量法研究
• 2.1 地质雷达的基本理论
• 2.1.1 地质雷达方法中电磁波的波动性
• 2.1.2 电磁波的反射与折射
• 2.1.3 地质雷达法的测量术语
• 2.1.4 地质雷达的工作原理
• 2.2 地质雷达探测性能
• 2.2.1 地质雷达的分辨率
• 2.2.2 地质雷达的探测深度
• 2.3 测量方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 地质雷达的实验数据处理及分析
• 3.1 地质雷达实验数据读取及分析
• 3.1.1 实验数据预处理
• 3.1.2 实验数据读取及分析
• 3.1.3 实验数据功率谱分析
• 3.2 实验噪声来源分析及处理
• 3.2.1 实验信号相干噪声的处理
• 3.2.2 实验信号天线耦合波与直达波的处理
• 3.2.3 实验信号射频干扰的处理
• 3.3 地质雷达数据解释
• 3.3.1 瞬时参数的解释
• 3.3.2 地质雷达图像解释
• 3.4 地质雷达实验数据处理
• 3.4.1 滤除实验数据干扰方法一
• 3.4.2 滤除实验数据干扰方法二
• 3.4.3 提高时间分辨率的方法及实现
• 3.5 本章小结
• 第四章 交流激发极化法研究及实验分析
• 4.1 交流激发极化法测量原理
• 4.2 交流激发极化法的参数效应
• 4.3 交流激发极化法实验及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢