高速铁路基于三维模式泥质充填断层破碎带隧道高精度地质探测及灾害精确控制关键技术

随着世界经济全球化趋势的明显加快，经济的迅猛发展已是大势所趋。21世纪是人类社会大踏步进入知识经济的时期，高速铁路作为人类创意与科技相结合的艺术作品已经成为21世纪知识经济的核心产业。特别是"一带一路"倡议和交通强国国家战略的推行与实施，高速铁路作为现代化科技进步的代表和载体，对于促进全球化发展、社会进步、精神文明建设起到了巨大的作用。本书正是结合当前高速铁路建设的需求从实际应用的角度出发，用典型的案例、翔实的数据进行分析，再结合现场试验数据来编写，具有重大的理论和指导工程实践的意义。高速铁路作为世界上主要的公共交通工具之一，将在21世纪获得全面发展。目前，继日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时等国家相继建成4600km高速铁路后，世界上正在建设和巳立项准备建设的新线有45条，总长为31000km。高速铁路的建设必将满足交通运输的需求，在世界范围内形成一场新的铁路运输领域的建设高潮，孕育着高速铁路大发展时代的快速到来。本书通过试验研究、理论分析、数值计算等手段，针对大体量高压隐伏岩溶隧道溃水特征与机理分析、溃水安全风险评价及岩溶综合治理措施等相关问题进行了系统深入的研究。本书理论与实际相结合，内容丰富全面，理论前沿针对性强。特别是书中所提供的典型案例，其规范的设计、理念和流程，既能激发读者的学习兴趣，又能培养其理论分析能力。本书能够系统地将高速铁路理论知识与大量的实践相结合，有很强的实用性和可操作性。学习本书后，读者会在相关领域的理论操作及设计技巧等方面得到大大提高。

1 绪论
1.1 立项背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 突水突泥特点及灾害成因的研究现状
1.2.2 突水突泥岩溶隧道稳定影响的研究现状
1.2.3 隧道岩溶突涌水灾害的与控制技术的研究现状
1.2.4 隧道岩溶突涌水研究亟待解决的问题
1.3 主要研究内容
1.3.1 深部岩溶发育规律研究
1.3.2 高风险岩溶隧道地质缺陷施工综合预报方法研究
1.3.3 高风险岩溶隧道含水构造的定位定量预报方法研究
1.3.4 高风险深部岩溶隧道突水前兆信息演化规律与破坏机理研究
1.3.5 高风险岩溶隧道灾害风险评估及快速预警机制研究
1.3.6 高风险岩溶隧道注浆施工工艺及材料优化研究
1.4 体研究目标
1.4.1 研究内容
1.4.2 岩溶隧道地质灾害技术指南的编制
1.5 关键技术及技术路线
1.6 创新成果
1.6.1 创新成果一
1.6.2 创新成果二
1.6.3 创新成果三
1.6.4 创新成果四
2 基于三维模式深部岩溶隧道含水地质高精度探测正反演算法的优化与建立
2.1 含水构造电阻率法超前探测正演模拟
2.2 电阻率法隧道超前探测数值正演
2.2.1 含导水地质构造地电模型
2.2.2 隧道超前探测装置形式
2.2.3 电阻率法隧道含水构造超前探测数值正演
2.2.4 电阻率法超前探测的干扰识别与去除方法
2.3 电阻率法隧道超前探测物理模型试验
2.3.1 试验装置系统
2.3.2 含水构造超前探测试验数据分析
2.4 基于激发极化法的隧道含水构造超前探测技术
2.4.1 激发极化法隧道超前探测三维观测方式
2.4.2 隧道含水地质构造超前探测三维成像技术
2.5 隧道含水体水量估算技术
2.5.1 模型试验研究
2.5.2 隧道含水体水量估算技术
2.6 基于不等式约束的小二乘反演方法
2.6.1 不等式约束的施加
2.6.2 三维电阻率反演流程
2.6.3 三维电阻率反演计算效率
2.6.4 算 例
2.7 工程应用
2.7.1 工程概况与地质分析
2.7.2 含水体三维成像与定位
2.7.3 半衰时之差数据解释
2.7.4 开挖结果
2.8 本章小结
3 二电流激发极化法探测仪器系统
3.1 C8051F020简介
3.2 发射机
3.2.1 直流恒流电源设计
3.2.2 单片机控制模块
3.2.3 测量接地电阻
3.3 接收机
3.3.1 单MCU模式
3.3.2 PC+MCU模式
3.4 本章小结
4 大电流脉动恒流供电优化技术
4.1 信号采集
4.1.1 输入信号的前级处理
4.1.2 自适应增益放大
4.2 系统实时
4.2.1 发射机实时
4.2.2 接收机实时
4.3 数据在CF卡中的文件存取
4.3.1 FAT文件系统
4.3.2 单片机实现CF卡中的FAT文件存取
4.4 信号提纯技术
4.4.1 去除电磁干扰
4.4.2 PID调零去除极化干扰
4.4.3 小波变换去噪
4.5 本章小结
5 泥质充填断层破碎带三维注浆扩散机理
5.1 注浆理论概述
5.1.1 注浆理论
5.1.2 注浆理论研究中存在的不足
5.1.3 本课题研究内容
5.2 泥质充填断层破碎带的注浆扩散机理
5.2.1 三维断层带注浆方案设计
5.2.2 三维注浆扩散试验监测参数分析
5.2.3 开挖揭露注浆浆脉分布情况
5.3 隧道富水断层破碎带超前注浆参数方法
5.3.1 流固耦合理论
5.3.2 隧道开挖数值模型创建
5.3.3 渗流场及围岩变形规律分析
5.3.4 注浆加固圈厚度
5.4 本章小结
6 泥质充填断层破碎带整治关键技术
6.1 阶梯式恒压静定终压控制注浆技术理论
6.1.1 基于广义宾汉体时变的优势劈裂注浆机制研究
6.1.2 注浆参数与浆液优势劈裂扩散距离的关系
6.2 突水突泥灾害治理原则与技术路线
6.2.1 灾后抢险注浆治理
6.2.2 断层带控制注浆加固技术指标
6.3 断层带控制注浆加固方案及实施过程
6.3.1 钻探注浆施台设计
6.3.2 地球物理探测
6.4 阶梯式恒压静定终压控制注浆关键技术
6.4.1 注浆压力差异控制技术
6.4.2 注浆速率梯度控制技术
6.4.3 控制液动态调节技术
6.5 注浆参数
6.5.1 扩散半径及钻孔间距
6.5.2 浆液配比
6.5.3 注浆结束终压
6.5.4 注浆速率
6.6 工程应用
6.6.1 工程概况
6.6.2 周边帷幕注浆工程实施
6.6.3 注浆速率控制及控制液调节
6.6.4 注浆终压控制
6.6.5 注浆效果分析
6.7 本章小结
主要参考文献