我国隧道地质超前预报技术述评
|
摘要
隧道地质超前预报在隧道施工开挖中起着关键性作用,同时也是工程地球物理界所面临的一大技术难题.本文回顾了我国主要隧道地质超前预报技术(隧道地震预报系统、水平声波剖面法、陆地声纳法、地质雷达法、红外探水法、超前钻探法和超前平导法)的历史,介绍了它们近年来的研究进展;分析了其现状及在几何结构成像、物性结构反演成像和复杂地质体结构探测中存在的不足;指出了当前亟待解决的基础理论研究、正反演研究、多参数综合利用、建立三维可视化的预测预警系统等问题并提出了解决这些问题的基本设想.
Tunnel geological advanced prediction is not only fundamental in tunnel excavating but also a difficult problem to the engineering geophysical circles.So this paper reviews the history of tunnel geological advanced prediction,including tunnel seismic prediction,horizontal sonic profiles,land sonic,ground penetrating radar,infrared detection,advanced boreholes and advanced tunnel in China,and then introduces its research progress in recent years.It analyzes their current situation and discusses their disadvantages of geometrical structure imaging,physical structure imaging and complex geological body detection.At last some existing problems such as basic theory study,forward and inversion study,multi-parameter utilization and building of 3D advanced alarm system have been pointed out.Some basic concepts to solve those problems have been provided.
Tunnel geological advanced prediction is not only fundamental in tunnel excavating but also a difficult problem to the engineering geophysical circles.So this paper reviews the history of tunnel geological advanced prediction,including tunnel seismic prediction,horizontal sonic profiles,land sonic,ground penetrating radar,infrared detection,advanced boreholes and advanced tunnel in China,and then introduces its research progress in recent years.It analyzes their current situation and discusses their disadvantages of geometrical structure imaging,physical structure imaging and complex geological body detection.At last some existing problems such as basic theory study,forward and inversion study,multi-parameter utilization and building of 3D advanced alarm system have been pointed out.Some basic concepts to solve those problems have been provided.
引文
[1]曾昭发,刘四新,刘少华.环境与工程地球物理的新进展[J].地球物理学进展,2004,19(3):486~491.
[2]赵永贵,刘浩,孙宇,等.隧道地质超前预报研究进展[J].地球物理学进展,2003,18(3):460~464.
[3]姚锋敏,赵崇文.尖山工程建设工程地质问题回顾[J].中国矿业,1994,3(增刊):179~181.
[4]张有天.水工隧洞建设的经验和教训(下)[J].贵州水利发电,2002,16(1):75~84.
[5]陈光宗,王石春,刘朝祯.太平驿水电站引水洞施工地质超前预报技术[J].铁道建筑技术,1995,(2):29~31.
[6]赵永贵.工程地球物理检测疑难问题研究进展[J].地球物理学进展,2003,18(3):368~369.
[7]刘永华,田宗勇,喻振华,等.工程VSP与地震CT联合探测方法及其在岩土工程的应用[J].地球物理学进展,2005,20(1):267~272.
[8]肖宽怀,刘浩,孙宇,等.地震CT勘探在昆石公路隧道病害诊断中的应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):472~476.
[9]王若,王妙月,卢元林.高山峡谷区CSAMT观测系统研究[J].地球物理学进展,2004,19(1):125~130.
[10]吕惠进,刘少华,刘伯根.高密度电阻率法在地面塌陷调查中的应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):381~386.
[11]戴前伟,何刚,冯德山.TSP-203在隧道超前预报中的应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):460~464.
[12]温树林,吴世林.TSP-203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):465~471.
[13]李志祥,何振起,刘国伍.TSP-203在大支坪隧道超前预报中的应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):465~468.
[14]曾昭璜.隧道地震反射法超前预报[J].地球物理学报,1994,37(2):268~271.
[15]何振起,李海,梁彦忠.利用地震反射法进行隧道施工地质超前预报[J].铁道工程学报,2000,(4):81~85.
[16]白恒恒,辛民高.浅谈长梁山隧道F5断层的地质超前预报[J].铁道工程学报,2000,(1):87~90.
[17]李忠,黄成麟,刘秀峰.增加TSP-202超前预报探测系统探测距离的技术探讨[J].铁路航测,2002,(1):20~23.
[18]李忠,汪琦.新倮纳隧道地质超前预报中TSP-202探测系统搜索角研究[J].铁道工程学报,2001,(1):89~91.
[19]汪琦,李忠.新倮纳隧道地质超前预报中概率论的应用[J].铁道建筑技术,2000,(6):35~37.
[20]柳杨春.HSP地质超前预报技术及其应用[J].岩土钻拙矿业工程,1997,(5):34~36.
[21]钟世航.偏极小移距高频弹性波反射连续剖面法探察岩溶及洞穴[A].见:中国地球物理学会编,中国地球物理学会年刊1995[C].北京:石油出版社,1995:409.
[22]钟世航.陆地声纳法的原理及其在铁路地质勘测和隧道施工中的应用[J].中国铁道科学,1995,16(4):48~55.
[23]曾校丰,许维进,钱荣毅,等.水库坝体结构层的地质雷达高分辨率探测[J].地球物理学进展,2000,15(4):105~109.
[24]郝明,李玮,郭志强.采用物探技术进行路基挡土墙质量检测的研究与应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):440~444.
[25]曾昭发,田钢,丁凯.宽带探地雷达系统研究及在工程检测的应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):455~460.
[26]吴永清,何林生.地质雷达在公路隧道的应用[J].广东公路交通,1998(增刊),(54):111~114.
[27]薛建,曾昭发,王者江,等.隧道掘进中掌子面前方岩石结构的超前预报[J].长春科技大学学报,2000,30(1):87~89.
[28]高才坤,陆超,王宗兰,等.采用综合物探法进行大坝面板脱空无损探测[J].地球物理学进展,2005,20(3):843~848.
[29]王洪勇,张继奎,李志辉.长大隧道红外辐射测温超前预报含水体方法研究与应用实例分析[J].物探化探计算技术,2003,25(1):11~17.
[30]徐卫亚,王思敬.关于三峡永久船闸高边坡快速施工地质超前预报的几个问题[J].工程地质学报,1994,2(3):27~32.
[31]傅梁均,郭长青.地质超前预报和动态施工在隧动施工中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报,2002,14(3):16~19.
[32]梁羽腾.秦岭特长隧道使用掘进机修建中平行导坑的作用与功能[J].贵州水利发电,2002,16(1):1~3.
[33]杨建广,吕绍林.地球物理信号处理技术的研究及进展[J].地球物理学进展,2002,17(1):171~175.(GPR)
[34]郭铁拴,刘兰波,张晓东.地质雷达技术指标的标定研究[J].地球物理学进展,2005,20(2):454~459.
[35]梁北援,郭铁拴,申旭辉.地质雷达双域数据处理软件及其应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):443~445.
[36]刘喜武,刘洪.波动方程地震偏移成像方法的现状与进展[J].地球物理学进展,2002,17(4):582~591.
[37]王红落,常旭,陈传仁.基于波动方程有限差分算法的接收函数正演与偏移[J].地球物理学报,2005,48(2):415~422.
[38]杨长春,刘兴材,李幼铭.地震叠前深度偏移方法流程及应用[J].地球物理学报,1996,39(3):409~415.
[39]耿建华,马在田,王华忠,等.波动方程有限差分法叠前深度偏移[J].地球物理学报,1998,41(3):392~399.
[40]刘礼农,刘洪,李幼铭.SEG/EAGE盐丘和推覆体模型的波动方程三维叠前深度偏移成像[J].地球物理学报,2004,47(2):312~320.
[41]黄新武,吴律,宋炜.拉东投影法三维叠前深度偏移[J].地球物理学报,2004,47(2):321~326.
[42]崔兴福,张关泉,吴雅丽.三维非均匀介质中真振幅地震偏移算子研究[J].地球物理学报,2004,47(3):509~513.
[43]邓世坤.克希霍夫积分偏移法在探地雷达图像处理中的应用[J].地球科学,1993,18(3):303~308.
[44]裴正林,牟永光,狄帮让,等.复杂介质小波多尺度井间地震层析成像方法研究[J].地球物理学报,2003,46(1):113~117.
[45]王辉,常旭,高峰.井间地震波衰减成像的几种方法[J].地球物理学进展,2001,16(1):104~109.
[46]刘礼农,周立宏,朱振宇,等.复杂观测系统下的三维波动方程叠前深度偏移[J].地球物理学进展,2002,17(4):658~662.
[47]刘少华.第二届中韩黄海及邻域地质与地球物理场特征研讨会简评[J].地球物理学进展,2004,19(3):725.
[48]匡斌,王华忠,季玉新,等.任意复杂介质中主能量法地震波走时计算[J].地球物理学报,2005,48(2):394~398.
[49]程玖兵,王华忠,马在田.窄方位地震数据双平方根方程偏移方法探讨[J].地球物理学报,2005,48(2):399~405.
[50]徐果明,李光品,王善恩,等.用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造[J].地球物理学报,2000,43(3):366~375.
[51]刘礼农,崔凤林,张剑锋.三维复杂构造中地震波模拟的单程波方法[J].地球物理学报,2004,47(3):514~520.
[52]赵永贵.中国工程地球物理研究的进展与未来[J].地球物理学进展,2002,17(2):305~309.
[53]Richard O,Edward B,Helfried B,Peter S.The Applicationof TRT-True Reflection Tomography?at the UnterwaldTunnel[J].Geophysics,2002,67(2):51~56.
[2]赵永贵,刘浩,孙宇,等.隧道地质超前预报研究进展[J].地球物理学进展,2003,18(3):460~464.
[3]姚锋敏,赵崇文.尖山工程建设工程地质问题回顾[J].中国矿业,1994,3(增刊):179~181.
[4]张有天.水工隧洞建设的经验和教训(下)[J].贵州水利发电,2002,16(1):75~84.
[5]陈光宗,王石春,刘朝祯.太平驿水电站引水洞施工地质超前预报技术[J].铁道建筑技术,1995,(2):29~31.
[6]赵永贵.工程地球物理检测疑难问题研究进展[J].地球物理学进展,2003,18(3):368~369.
[7]刘永华,田宗勇,喻振华,等.工程VSP与地震CT联合探测方法及其在岩土工程的应用[J].地球物理学进展,2005,20(1):267~272.
[8]肖宽怀,刘浩,孙宇,等.地震CT勘探在昆石公路隧道病害诊断中的应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):472~476.
[9]王若,王妙月,卢元林.高山峡谷区CSAMT观测系统研究[J].地球物理学进展,2004,19(1):125~130.
[10]吕惠进,刘少华,刘伯根.高密度电阻率法在地面塌陷调查中的应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):381~386.
[11]戴前伟,何刚,冯德山.TSP-203在隧道超前预报中的应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):460~464.
[12]温树林,吴世林.TSP-203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):465~471.
[13]李志祥,何振起,刘国伍.TSP-203在大支坪隧道超前预报中的应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):465~468.
[14]曾昭璜.隧道地震反射法超前预报[J].地球物理学报,1994,37(2):268~271.
[15]何振起,李海,梁彦忠.利用地震反射法进行隧道施工地质超前预报[J].铁道工程学报,2000,(4):81~85.
[16]白恒恒,辛民高.浅谈长梁山隧道F5断层的地质超前预报[J].铁道工程学报,2000,(1):87~90.
[17]李忠,黄成麟,刘秀峰.增加TSP-202超前预报探测系统探测距离的技术探讨[J].铁路航测,2002,(1):20~23.
[18]李忠,汪琦.新倮纳隧道地质超前预报中TSP-202探测系统搜索角研究[J].铁道工程学报,2001,(1):89~91.
[19]汪琦,李忠.新倮纳隧道地质超前预报中概率论的应用[J].铁道建筑技术,2000,(6):35~37.
[20]柳杨春.HSP地质超前预报技术及其应用[J].岩土钻拙矿业工程,1997,(5):34~36.
[21]钟世航.偏极小移距高频弹性波反射连续剖面法探察岩溶及洞穴[A].见:中国地球物理学会编,中国地球物理学会年刊1995[C].北京:石油出版社,1995:409.
[22]钟世航.陆地声纳法的原理及其在铁路地质勘测和隧道施工中的应用[J].中国铁道科学,1995,16(4):48~55.
[23]曾校丰,许维进,钱荣毅,等.水库坝体结构层的地质雷达高分辨率探测[J].地球物理学进展,2000,15(4):105~109.
[24]郝明,李玮,郭志强.采用物探技术进行路基挡土墙质量检测的研究与应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):440~444.
[25]曾昭发,田钢,丁凯.宽带探地雷达系统研究及在工程检测的应用[J].地球物理学进展,2003,18(3):455~460.
[26]吴永清,何林生.地质雷达在公路隧道的应用[J].广东公路交通,1998(增刊),(54):111~114.
[27]薛建,曾昭发,王者江,等.隧道掘进中掌子面前方岩石结构的超前预报[J].长春科技大学学报,2000,30(1):87~89.
[28]高才坤,陆超,王宗兰,等.采用综合物探法进行大坝面板脱空无损探测[J].地球物理学进展,2005,20(3):843~848.
[29]王洪勇,张继奎,李志辉.长大隧道红外辐射测温超前预报含水体方法研究与应用实例分析[J].物探化探计算技术,2003,25(1):11~17.
[30]徐卫亚,王思敬.关于三峡永久船闸高边坡快速施工地质超前预报的几个问题[J].工程地质学报,1994,2(3):27~32.
[31]傅梁均,郭长青.地质超前预报和动态施工在隧动施工中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报,2002,14(3):16~19.
[32]梁羽腾.秦岭特长隧道使用掘进机修建中平行导坑的作用与功能[J].贵州水利发电,2002,16(1):1~3.
[33]杨建广,吕绍林.地球物理信号处理技术的研究及进展[J].地球物理学进展,2002,17(1):171~175.(GPR)
[34]郭铁拴,刘兰波,张晓东.地质雷达技术指标的标定研究[J].地球物理学进展,2005,20(2):454~459.
[35]梁北援,郭铁拴,申旭辉.地质雷达双域数据处理软件及其应用[J].地球物理学进展,2005,20(2):443~445.
[36]刘喜武,刘洪.波动方程地震偏移成像方法的现状与进展[J].地球物理学进展,2002,17(4):582~591.
[37]王红落,常旭,陈传仁.基于波动方程有限差分算法的接收函数正演与偏移[J].地球物理学报,2005,48(2):415~422.
[38]杨长春,刘兴材,李幼铭.地震叠前深度偏移方法流程及应用[J].地球物理学报,1996,39(3):409~415.
[39]耿建华,马在田,王华忠,等.波动方程有限差分法叠前深度偏移[J].地球物理学报,1998,41(3):392~399.
[40]刘礼农,刘洪,李幼铭.SEG/EAGE盐丘和推覆体模型的波动方程三维叠前深度偏移成像[J].地球物理学报,2004,47(2):312~320.
[41]黄新武,吴律,宋炜.拉东投影法三维叠前深度偏移[J].地球物理学报,2004,47(2):321~326.
[42]崔兴福,张关泉,吴雅丽.三维非均匀介质中真振幅地震偏移算子研究[J].地球物理学报,2004,47(3):509~513.
[43]邓世坤.克希霍夫积分偏移法在探地雷达图像处理中的应用[J].地球科学,1993,18(3):303~308.
[44]裴正林,牟永光,狄帮让,等.复杂介质小波多尺度井间地震层析成像方法研究[J].地球物理学报,2003,46(1):113~117.
[45]王辉,常旭,高峰.井间地震波衰减成像的几种方法[J].地球物理学进展,2001,16(1):104~109.
[46]刘礼农,周立宏,朱振宇,等.复杂观测系统下的三维波动方程叠前深度偏移[J].地球物理学进展,2002,17(4):658~662.
[47]刘少华.第二届中韩黄海及邻域地质与地球物理场特征研讨会简评[J].地球物理学进展,2004,19(3):725.
[48]匡斌,王华忠,季玉新,等.任意复杂介质中主能量法地震波走时计算[J].地球物理学报,2005,48(2):394~398.
[49]程玖兵,王华忠,马在田.窄方位地震数据双平方根方程偏移方法探讨[J].地球物理学报,2005,48(2):399~405.
[50]徐果明,李光品,王善恩,等.用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造[J].地球物理学报,2000,43(3):366~375.
[51]刘礼农,崔凤林,张剑锋.三维复杂构造中地震波模拟的单程波方法[J].地球物理学报,2004,47(3):514~520.
[52]赵永贵.中国工程地球物理研究的进展与未来[J].地球物理学进展,2002,17(2):305~309.
[53]Richard O,Edward B,Helfried B,Peter S.The Applicationof TRT-True Reflection Tomography?at the UnterwaldTunnel[J].Geophysics,2002,67(2):51~56.
版权所有：© 2023 中国地质图书馆 中国地质调查局地学文献中心