基于电性参数的隧道围岩完整性评价与分级方法

《基于电性参数的隧道围岩完整性评价与分级方法/中南大学地球科学学术文库》着重阐述了基于岩体电性参数的深埋隧道围岩完整性判识方法。长、大、深埋隧道的围岩级别划分在隧道勘察设计、施工中起着至关重要的作用。由于该类隧道埋深大、洞程长、穿越地质单元复杂多样的特点，用常规物理勘探方法难以获得隧道围岩物性参数，围岩分级则主要以钻孔法为主，这种方法勘探效率低、费用大，且无法实现隧道轴向围岩质量连续评价。作者针对深埋隧道围岩分级存在的主要问题，以宜万、向莆等铁路长、大、深埋隧道为研究对象，采用理论分析、数值模拟、试验和工程验证等方法，通过在隧道地表观测高频大地电磁信号，以及通过数据处理获得隧道洞身附近岩体电阻率，建立岩体电阻率与岩体质量的相关关系，形成一套全新的用电阻率参数划分隧道围岩级别的方法和标准，实现了对深埋隧道围岩质量全面、快速、连续的评价。书中基于岩体电性参数的深埋隧道围岩完整性评价方法已经应用于向莆、合福、杭长高速铁路，煤运通道重载铁路等长、大铁路干线深埋隧道勘察设计中，还可推广应用于高速公路、大型水电站引水隧道、矿山坑道等地下工程勘察设计领域。该方法为解决深埋隧道围岩分级这一工程难题提出了新的思路和方法。对于指导隧道开挖和支护方案设计，节省工程造价，保证施工安全等，都将具有显著的社会效益和经济效益。

汤井田，男，1965年出生，博士，中南大学教授，博士研究生导师。1992年毕业于中南工业大学，获工学博士学位。1994年晋升教授，1998年被评为博士研究生导师，同年以不错访问学者留学美国劳仑兹（伯克利）国家实验室；中国地球物理学会会员，美国勘探地球物理学家协会（SEG）会员。主要从事电磁场理论、应用及信号处理方面的研究，已发表学术论文200余篇。主持国家科技专项、国家“863”高技术研究发展计划、国家自然科学基金、湖南省自然科学基金等科研项目近30项。

章绪论
1.1研究目的和意义
1.2隧道围岩分级国内外研究现状
1.3存在的问题及研究思路
第2章电性参数评价隧道围岩质量的有效性研究
2.1影响岩体质量的因素
2.2隧道围岩分级
2.2.1基于岩石强度的围岩分级方法
2.2.2基于岩体完整性的围岩分级方法
2.2.3组合多种因素的围岩分级方法
2.3岩石的电性特征
2.3.1岩石电阻率的主要影响因素
2.3.2完整岩体电场分析
2.3.3节理岩体电场分析
2.4岩体电性参数评价岩体完整性有效性分析
2.4.1岩体电阻率与岩体完整性相关分析
2.4.2Kr的主要参数的测试
2.4.3Kr判识岩体完整性的有效性分析
2.5岩体电阻率评价岩体强度有效性分析
2.5.1孔隙度与岩体强度相关关系
2.5.2孔隙度与电阻率相关关系
2.6本章小结
第3章深埋隧道围岩电阻率参数采集方法研究
3.1复杂地形条件下隧道围岩电阻率采集方法的选择
3.2高频大地电磁法勘探
3.2.1高频大地电磁场信号特征
3.2.2高频大地电磁法视电阻率特征
3.2.3HMT视电阻率与岩层真电阻率的关系
3.3辅助电性资料校正视电阻率
3.3.1阻抗相位与视电阻率的关系
3.3.2由阻抗相位计算视电阻率的递推公式。
3.3.3相位递推电阻率与地层真电阻率关系
3.4HMT数据分辨率研究
3.4.1横向（水平）分辨率
3.4.2纵向（垂向）分辨率
3.4.3提高HMT数据纵向分辨率
3.5本章小结
第4章高频大地电磁法数据处理研究
4.1Hilbert-Huang变换与噪声压制
4.1.1HMT噪声类型
4.1.2Hilben-Huang变换原理
4.1.3基于HHT能量谱筛选MT时间序列
4.1.4工频电干扰信号矫正
4.1.5振动干扰信号矫正
4.2静态效应及压制
4.2.1静态效应对数据处理的影响
4.2.2辅助电性资料和相位静校正方法
4.3复杂地质地形条件下HMT响应规律分析
4.4高频大地电磁带地形二维反演研究
4.4.1最小二乘光滑约束反演
4.4.2灵敏度矩阵计算
4.4.3正则化因子选取
4.4.4起伏地形下HMT二维反演结果验证
4.5本章小结
第5章深埋隧道围岩完整性分级研究
5.1高频大地电磁法判识深埋隧道岩体完整性的可行性分析
5.1.1高频大地电磁法判识深埋隧道岩体完整性的依据
5.1.2基于岩体完整性系数（Kr）分级
5.1.3岩体孔隙度围岩分级
5.2高频大地电磁法判识隧道岩体完整性
5.3深埋隧道自动岩体完整性分级软件
5.4本章小结
第6章基于电性参数的隧道围岩分级应用
6.1宜（昌）万（州）铁路
6.1.1别岩槽隧道
6.1.2齐岳山隧道
6.1.3云雾山隧道
6.2向（塘）莆（田）铁路
6.2.1宝台山隧道
6.2.2青云山隧道
6.2.3戴云山隧道
6.2.4高盖山隧道
6.3高速公路隧道
6.3.1宁武高速地坪隧道
6.3.2西铭隧道
6.3.3花山隧道
6.4卡拉水电站长引水隧洞
6.5本章小结
参考文献