瞬变电磁法（TEM）在隧道超前预报中的应用和效果研究
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。
During the tunneling we faced varieties of harmful geological objects frequently, such as rock fracture zones, karst caves, water outburst quick mud, then Transient Electromagnetic Method (TEM) is a method of advanced geological forecast of tunnel to solve the problems. In this paper, the basic theory of TEM and its method of working are studied, on the basis of gathering the previous materials and analyzing achievements of TEM, We sum up interpretation methods and the general rules of interpreting maps, and explore a suit of elucidative standard preliminary. TEM is applied in advanced geological forecast in Mingyuexia tunnel Projects, and on the basis of integrating engineering geological data and comparative analyzing the result of TEM with TSP and actual situation, we evaluate the applicability and the effect of TEM. And get these conclusions from study as follows:
1.Based on integrating the data of engineering geology, TEM is applied in advanced geological forecast of Mingyuexia tunnel. Comparative analyzing the result of TEM with TSP and actual situation indicate that the effect of water forecast of TEM is better than the other forecasting methods, and TEM also has obvious advantages, such as more accurate and low cost, taking shorter working hours in the tunnel, and having wider application prospect. But the forecasting of TEM is influenced by some interferential factors in the tunnel, such as the self inductance and mutual inductance in coils, mechanical equipment in tunnel, excess surface water etc. And to a certain extent, it will affect the accuracy of forecasting results.
2.The elucidative methods are summarized and a suit of elucidative standard is explored through combining the general rules with application fruit of TEM in the tunnels.
3.The applied experiences of the TEM is summed up. The problems of working in the tunnels, processing the data and the data interpretation are put forward, such as the records of data acquisition site, setting instrument parameters, identification of data quality and interpretation combining with previous data etc. Simultaneously,the necessary improvement and the problems which need to be solved of TEM applied in tunnel geological forecast are pointed out. The assumption about the future further work is put forward.
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。
During the tunneling we faced varieties of harmful geological objects frequently, such as rock fracture zones, karst caves, water outburst quick mud, then Transient Electromagnetic Method (TEM) is a method of advanced geological forecast of tunnel to solve the problems. In this paper, the basic theory of TEM and its method of working are studied, on the basis of gathering the previous materials and analyzing achievements of TEM, We sum up interpretation methods and the general rules of interpreting maps, and explore a suit of elucidative standard preliminary. TEM is applied in advanced geological forecast in Mingyuexia tunnel Projects, and on the basis of integrating engineering geological data and comparative analyzing the result of TEM with TSP and actual situation, we evaluate the applicability and the effect of TEM. And get these conclusions from study as follows:
1.Based on integrating the data of engineering geology, TEM is applied in advanced geological forecast of Mingyuexia tunnel. Comparative analyzing the result of TEM with TSP and actual situation indicate that the effect of water forecast of TEM is better than the other forecasting methods, and TEM also has obvious advantages, such as more accurate and low cost, taking shorter working hours in the tunnel, and having wider application prospect. But the forecasting of TEM is influenced by some interferential factors in the tunnel, such as the self inductance and mutual inductance in coils, mechanical equipment in tunnel, excess surface water etc. And to a certain extent, it will affect the accuracy of forecasting results.
2.The elucidative methods are summarized and a suit of elucidative standard is explored through combining the general rules with application fruit of TEM in the tunnels.
3.The applied experiences of the TEM is summed up. The problems of working in the tunnels, processing the data and the data interpretation are put forward, such as the records of data acquisition site, setting instrument parameters, identification of data quality and interpretation combining with previous data etc. Simultaneously,the necessary improvement and the problems which need to be solved of TEM applied in tunnel geological forecast are pointed out. The assumption about the future further work is put forward.
引文
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[4]方文藻等.瞬变电磁测探法原理[M].西北工业大学出版社, 1992.
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[8]段铮,李天斌,李育枢等.瞬变电磁法超前地质预报技术在铜锣山隧道中的应用[J].现代隧道技术,2008,45(2):58~62
[9]重庆奔腾数控技术研究所.WETEM-1/GPS瞬变电磁仪说明书[S].2008.
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[12]中铁二院成都地勘岩土工程有限责任公司检测所,广陕高速公路明月峡隧道TSP报告,2008.
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