J4 ›› 2012, Vol. 42 ›› Issue (1): 246-253.

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

隧道含水构造电阻率法超前探测正演模拟与应用

刘斌|李术才|李树忱|聂利超|钟世航|宋杰|刘征宇   

  1. 山东大学岩土与结构工程研究中心|济南250061
  • 收稿日期:2011-04-28 出版日期:2012-01-26 发布日期:2012-01-26
  • 作者简介:刘斌(1983-)|男|讲师|博士|主要从事地下工程地质灾害预报与防治研究|E-mail:liubin0635@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目(51139004);国家自然科学青年基金项目(41102183);山东省自然科学基金项目(ZR2011EEQ013,Y2008F22);中国博士后科学基金项目(20110491596);山东大学自主创新基金项目(2009JC005,2010GN059)

Forward Modeling and Application of Electrical Resistivity Method for Detecting Water-Bearing Structure in Tunnel

LIU Bin, LI Shu-cai, LI Shu-chen, NIE Li-chao, ZHONG Shi-hang, SONG Jie, LIU Zheng-yu   

  1. Research Center of Geotechnical &|Structural Engineering, Shandong University, Jinan250061, China
  • Received:2011-04-28 Online:2012-01-26 Published:2012-01-26

摘要:

针对直流电阻率法超前探测研究中理论研究落后于工程实践的现状和探查效果较差的问题,对隧道直流电阻率法超前探测进行了系统的正演研究。首先,利用有限单元法数值手段对含水断层等多种典型含水构造的超前探测进行了正演,得到了典型含水构造超前探测的异常响应特征,提出了干扰识别与去除这一关键技术,形成了掌子面前方有用信息提取的有效途径,为隧道含水构造的超前探测奠定了理论基础。其次,研制了隧道含水构造超前探测物理模型试验装置和相似材料并开展了物理模型试验,在实验室尺度下对直流电阻率法超前探测这一新型测量方式进行了有益的探索,验证了该方法用于含水构造探测的有效性。最后,结合实际工程进行了超前地质预报实践,实现了对含水构造的定性判断。应用效果表明,直流电阻率法超前探测研究为现场应用提供了指导和参考,并为含水构造的三维反演成像与定位奠定了基础。

关键词: 隧道工程, 含水地质构造, 超前地质预报, 直流电阻率法, 正演模拟, 物理模型试验, 工程应用

Abstract:

Now the advanced detection by electrical resistivity method can’t get good result, and the theoretical research lags obviously behind the practice. Therefore, systematic study on forward modeling of advanced detection is carried out. First, forward modeling is taken for typical water-bearing structures such as fault using FEM, and the abnormal response characteristics are obtained. The key technology of interference recognition and removal is proposed that provides an effective method for useful information extraction. Second, the instrument and material for physical model test is studied, and beneficial exploration for advanced detection with electrical resistivity method is taken in laboratory scale. Results verify the effectiveness of the method. Finally, advanced detection work is taken in practical project, and qualitative judgment of water-bearing structure is realized. The application effect shows that the forward modeling provides important guide for engineering application. It also laid a solid foundation for 3D electrical resistivity inversion tomography and location of water-bearing structure.

Key words: tunnels and tunneling, water-bearing structure, geological prediction, electrical resistivity method, forward modeling, physical model test, engineering application

中图分类号: 

  • P631.322
[1] 孙旭东, 马举举, 凌嘉宣, 杨化军, 马强, 李昆. 侵入岩模型直流电响应特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1321-1335.
[2] 于明浩, 巩向博, 万晓杰. 复杂地表相控震源正演模拟与照明分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(6): 2034-2041.
[3] 罗明, 何叶, 周江江, 贾培蒙, 吕华星. 砾砂岩不均匀展布引起的构造畸变[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(4): 1360-.
[4] 亢佳乐, 卢全中, 占洁伟, 杨天亮, 沈首秀.

隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验边界效应 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(3): 941-954.

[5] 张文强, 殷长春, 刘云鹤, 张博, 任秀艳. 基于场延拓的海洋可控源电磁正演模拟及各向异性特征识别[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(2): 578-590.
[6] 杨志龙, 殷长春, 张博, 刘云鹤, 任秀艳, 惠哲剑. 全拖曳式深海直流电阻率法三维任意各向异性正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(6): 1845-1853.
[7] 安振芳, 张进, 张建中. 海洋三维VC观测系统优化设计[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(1): 271-284.
[8] 刘海飞, 柳杰, 高寒, 郭荣文, 童孝忠, 麻昌英. 五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 884-892.
[9] 李庆洋, 李振春, 黄建平, 李娜, 苏在荣. 基于贴体全交错网格的起伏地表正演模拟影响因素[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 920-929.
[10] 朱超, 夏志远, 王传武, 宋光永, 魏学斌, 王鹏, 王海峰, 王波. 致密油储层甜点地震预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(2): 602-610.
[11] 赵权利,尚岳全,支墨墨. 平推式滑坡启动判据的修正[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(2): 596-602.
[12] 汤文武,柳建新,童孝忠. 电导率连续变化的线源FCSEM有限元正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(5): 1646-1654.
[13] 赵迎月, 顾汉明, 李宗杰, 杨子川, 蔡成国. 塔中地区奥陶系典型地质体地震识别模式[J]. J4, 2010, 40(6): 1262-1270.
[14] 董航,刘四新,王春晖,曾昭发,鹿琪,王者江,易兵. 探地雷达测量近地表含水量的研究[J]. J4, 2009, 39(1): 163-0167.
[15] 殷文. 基于频率域高阶有限差分法的正演模拟及并行算法[J]. J4, 2008, 38(1): 144-0151.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 于 平,李瑞磊,付 雷,郝 雪,张向军,廉国芬. 松辽盆地滨北地区区域构造特征及意义--地震长剖面给出的证据[J]. J4, 2005, 35(05): 611 -615 .
[2] 张原庆, 宋炳忠, 王玉福, 张宁. 鲁西铜石岩体金成矿规律和成矿预测[J]. J4, 2010, 40(6): 1287 -1294 .
[3] 李建平,李桐林,张 辉,徐凯军. 不规则回线源层状介质瞬变电磁场正反演研究及应用[J]. J4, 2005, 35(06): 790 -0795 .
[4] 高松, 宋莹, 王琳,蒋步新. 水体中秋兰姆特效降解菌的筛选及其降解性能研究[J]. J4, 2006, 36(03): 455 -457 .
[5] 张凤君,李 卿,马玖彤,于广菊. 膜蒸馏处理糠醛废水的实验研究[J]. J4, 2006, 36(02): 270 -0273 .
[6] 卢双舫,李吉君,薛海涛,徐立恒. 油成甲烷碳同位素分馏的化学动力学及其初步应用[J]. J4, 2006, 36(05): 825 -829 .
[7] 丁志宏,冯平,毛慧慧. 考虑径流年内分布影响的丰枯划分方法及其应用[J]. J4, 2009, 39(2): 276 -0280 .
[8] 任何军, 刘娜,高松,张兰英,张玉玲,周睿. 假单胞菌DN2对多氯联苯的降解及bphA1核心序列测定[J]. J4, 2009, 39(2): 312 -0316 .
[9] 黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 康志强, 唐萍萍. 半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(1): 240 -246 .
[10] 熊晓亮,孙红月,张世华,蔡岳良. 高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1595 -1601 .