瞬變電磁法隧道超前地質(zhì)預(yù)報正演模擬及應(yīng)用實例.pdf

1、瞬變電磁法(TEM)是一種時間域地球物理探測方法，其廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘探、災(zāi)害預(yù)報和工程應(yīng)用等領(lǐng)域。在隧道施工過程中，斷層、裂隙、溶洞等是常見的地質(zhì)不良體，而這些不良地質(zhì)體往往伴隨著大量的水體，如果在隧道開挖過程中沒有提前采取有效的預(yù)防措施，則可能引發(fā)突水突泥等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生;由于瞬變電磁法對低阻體反映靈敏，水體相對隧道圍巖來說屬于低阻體，將瞬變電磁法引用到隧道超前地質(zhì)預(yù)報成為近年的研究熱點。針對隧道不良含水構(gòu)造的瞬變電磁響應(yīng)特征和隧道突

2、水突泥災(zāi)害的瞬變電磁探測與預(yù)報進(jìn)行了以下三方面的研究并取得了相當(dāng)?shù)难芯砍晒?
　　1.采用Ansys電磁模擬軟件對各種復(fù)雜的地質(zhì)模型進(jìn)行了二維瞬變電磁正演，在充分分析模型參數(shù)的基礎(chǔ)上，完成了對隧道含水構(gòu)造模型的構(gòu)建和二維數(shù)值模擬并針對特殊構(gòu)造分析了電磁響應(yīng)特征，同時對瞬變電磁探測的整個反應(yīng)過程進(jìn)行視圖再現(xiàn)。數(shù)值模擬的主要成果如下:通過數(shù)值模擬實驗的結(jié)果可以看出，全空間和隧道空間的瞬變電磁響應(yīng)差異主要集中在前期。低阻破碎帶模型中瞬變

3、電磁響應(yīng)的影響主要集中在:(1)破碎帶厚度越厚響應(yīng)值越大;(2)破碎帶距離掌子面越近響應(yīng)值越大;(3)破碎帶規(guī)模越大響應(yīng)值越大;(4)破碎帶和圍巖的相對電性差異越大，其響應(yīng)值相差越大。不同充實度的充水溶洞對瞬變電磁響應(yīng)表現(xiàn)為:溶洞充實度越大，電磁響應(yīng)值越明顯。
　　2.根據(jù)相似性原理，選取合適的實驗材料，設(shè)計了物理模型實驗，對各種低阻地質(zhì)體進(jìn)行模擬并分析各瞬變電磁響應(yīng)。主要成果如下:隧道空間的存在對探測結(jié)果有一定的影響，這個影響主

4、要集中在對探測信號反應(yīng)值大小的影響，對探測距離與探測反應(yīng)值的衰減規(guī)律和反應(yīng)出的現(xiàn)象影響不大。針對不同位置低阻體，電磁感應(yīng)衰減曲線和多測道圖均顯示出一定的規(guī)律。模擬了金屬干擾的影響，結(jié)果顯示金屬干擾對探測結(jié)果影響很大，一般來說應(yīng)該盡量掌子面后方存在大量的金屬干擾物或者金屬干擾物應(yīng)該遠(yuǎn)離掌子面。
　　3.以岑溪大隧道和嶺腳隧道為依托，結(jié)合地質(zhì)勘查報告和實際開挖記錄，對隧道突水突泥問題進(jìn)行了預(yù)報，并引入了扇形探測新方法，預(yù)報結(jié)果和實際開