[發(fā)明專利]深埋隧道巖體完整性的探測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110429924.X
• 申請(qǐng)日: 2011-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102495430A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 化希瑞;曹哲明;劉鐵;朱正國(guó);林昀;段圣龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01V3/08
• 分類號(hào): G01V3/08;G01V3/38
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深埋隧道的地質(zhì)探測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種深埋隧道巖體完整性的探測(cè)方法。

背景技術(shù)

在鐵路、公路和水利工程建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到隧道工程，為了提高隧道工程的質(zhì)量、保證隧道工程施工的安全性，在隧道設(shè)計(jì)階段，首先要對(duì)隧道圍巖巖體進(jìn)行勘察，以獲得圍巖巖體的基本物理力學(xué)數(shù)據(jù)，如：巖體的地質(zhì)構(gòu)造和物理力學(xué)性質(zhì)等，從而為準(zhǔn)確劃分巖體級(jí)別和評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量提供依據(jù)，進(jìn)而為隧道施工提供安全的保證和科學(xué)依據(jù)。其中，巖體的完整性是評(píng)價(jià)隧道圍巖巖體質(zhì)量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

目前，確定隧道圍巖巖體的完整性的方法主要是采用彈性波勘探的方法。彈性波勘探方法是通過(guò)人工激發(fā)產(chǎn)生的彈性波在地下傳播過(guò)程中遇到反射界面后，再傳向地面并通過(guò)地面埋設(shè)的檢波器接收反射到地面的彈性波信號(hào)。檢波器接收到的彈性波信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換后，再運(yùn)用數(shù)據(jù)處理方法對(duì)地震波進(jìn)行必要的處理，形成地震剖面。然后，在地震剖面上解讀地質(zhì)構(gòu)造等信息，或者進(jìn)一步運(yùn)用反演方法對(duì)地震波數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反演，獲得與地下地質(zhì)更密切的彈性參數(shù)、物性參數(shù)等等數(shù)據(jù)。

然而，一方面，由于通過(guò)彈性波勘探得到的是地表以下基巖中微風(fēng)化面的速度，因而，彈性波勘探方法的探測(cè)深度有限，從而，不能用于對(duì)深埋隧道的勘探。另一方面，由于彈性波探測(cè)方法采用的震源是易燃易爆品，因而，鄰近城市、村莊附近的隧道，無(wú)法采用彈性波探測(cè)方法。而且，易燃易爆品容易發(fā)生森林火災(zāi)，從而，引發(fā)安全問(wèn)題。

因此，有必要提供一種深埋隧道巖體完整性的探測(cè)方法來(lái)克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種適用范圍廣、準(zhǔn)確度高且安全性高的深埋隧道巖體完整性的探測(cè)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種深埋隧道巖體完整性的探測(cè)方法，包括如下步驟：(1)獲取待測(cè)地表的高頻大地電磁場(chǎng)信號(hào)；(2)對(duì)所述高頻大地電磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理得到高頻大地電磁電阻率曲線；(3)校正所述高頻大地電磁電阻率曲線，并根據(jù)校正后的所述高頻大地電磁電阻率曲線獲得巖體真電阻率；(4)根據(jù)所述巖體真電阻率，計(jì)算巖體完整性系數(shù)。

具體地，所述步驟(1)為：通過(guò)高頻大地電磁測(cè)深儀測(cè)量待測(cè)地表的高頻大地電磁場(chǎng)信號(hào)。

具體地，所述高頻大地電磁場(chǎng)信號(hào)為時(shí)間序列信號(hào)。

具體地，所述步驟(2)中對(duì)所述高頻大地電磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理包括：噪聲壓制、數(shù)據(jù)篩選、靜態(tài)校正、地形校正、分辨率匹配和數(shù)據(jù)反演。

具體地，所述步驟(3)為：通過(guò)對(duì)深埋隧道鉆孔的方式進(jìn)行電阻率測(cè)井實(shí)驗(yàn)，獲得鉆孔的不同深度的測(cè)井電阻率曲線，通過(guò)曲線平移將測(cè)井電阻率曲線與所述高頻大地電磁電阻率曲線進(jìn)行疊合對(duì)比，任取一疊合點(diǎn)，計(jì)算兩曲線上疊合點(diǎn)的差值，根據(jù)所述差值校正所述高頻大地電磁電阻率曲線，并計(jì)算校正后的所述高頻大地電磁電阻率曲線上位于隧道埋深標(biāo)高附近的多點(diǎn)的加權(quán)平均值得到巖體真電阻率。

具體地，所述步驟(4)為：根據(jù)公式計(jì)算巖體完整性系數(shù)，其中，K_R為巖體完整性系數(shù)，ρ_r為巖石電阻率，ρ_mass為所述巖體真電阻率，ρ_w為巖體中軟弱介質(zhì)電阻率，且

與現(xiàn)有技術(shù)相比，一方面，本發(fā)明的探測(cè)方法是采用高頻大地電磁法獲得高頻大地電磁場(chǎng)信號(hào)，并對(duì)獲得的高頻大地電磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和校正，從而得到接近地層真電阻率的巖體真電阻率，因而，通過(guò)巖體真電阻率計(jì)算得到的巖體完整性系數(shù)更準(zhǔn)確，從而，使得根據(jù)巖體完整性系數(shù)劃分的圍巖級(jí)別與后期施工級(jí)別的吻合度高，進(jìn)而，可提高隧道設(shè)計(jì)階段預(yù)算的精確度并提高隧道設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。另一方面，本發(fā)明的探測(cè)方法采用的是高頻大地電磁法，因而，本發(fā)明的探測(cè)方法探測(cè)深度大，可用于對(duì)深埋隧道的勘探。而且，高頻大地電磁法是利用天然電磁場(chǎng)作為場(chǎng)源，因而，安全性高且適用范圍廣。

通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明深埋隧道巖體完整性的探測(cè)方法的流程圖。

圖2為在對(duì)尤溪深埋隧道進(jìn)行施工時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)方法獲得的巖體完整性系數(shù)劃分的圍巖級(jí)別與后期施工的圍巖級(jí)別的對(duì)比圖。

圖3在對(duì)連亭深埋隧道進(jìn)行施工時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的探測(cè)方法獲得的巖體完整性系數(shù)劃分的圍巖級(jí)別與后期施工的圍巖級(jí)別的對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。