[发明专利]对隧道工程的水量估算方式

说明书

突(涌)水地质灾害是制约隧道等地下工程建设的瓶颈问题之一，隧道施工期含水地质构造的超前探测尤其是水量预测已经成为亟待研究和解决的重要工程科技难题；针对上述难题，提出以激发极化法等地球物理方法为先导的解决思路，研发隧道含水构造超前探测专用激发极化仪器；提出从视电阻率数据着手解决含水构造定位难题的思路和基于三维电阻率反演方法的隧道含水构造超前探测三维成像方法及其计算效率优化方案；解答隧道超前探测的基本问题(如三维全空间点源电场求解、三维测量观测方式、干扰识别与去除方法、反演目标区域等)，利用反演算例验证断层、溶洞等含导水地质构造三维成像的有效性。

技术领域

本发明以实现含水体的三维成像与水量预测为核心任务，解决了三维电阻率反演成像与计算效率优化方案、超前探测工作方式与干扰去除方法、专用仪器设备研发、隧道三维全空间中水量与半衰时之差关系研究等一系列难题，形成了激发极化法隧道含水构造超前探测技术体系，在实际工程应用中效果良好，研发了隧道超前探测专用激发极化仪器系统，解决了普通激电仪无法实现大电流脉动恒流供电的问题，重点突出了半衰时之差参数的测量功能。

背景技术

由于介质的激电效应受到介质的矿化程度、溶液含盐成分等诸多因素的影响，试验得到的具体数学表达式没有普遍意义，因此本文并没有着重研究具体的数学关系表达式；事实上，本文所发现的含水体水量与半衰时之差之间的线性正相关的单调相关关系已经为隧道含水体水量的估算奠定了坚实的基础，基本思想如下：对于实际工程，工程区域内介质的矿化程度、溶液含盐成分等特性基本稳定，通过一次探测与开挖验证数据积累便可得到针对该工程的具体的数学关系表达式，从而为后续的水量预测工作提供数据支持，并且随着数据量的积累还可以对数学关系进行修正。

发明内容

本发明的解决方案本文针对含水体超前探测的定位难题，提出了基于三维电阻率反演方法的隧道含水地质构造超前探测三维成像与定位技术，数值试验与实际应用效果表明，该技术可实现断层、溶洞等含水地质构造的三维成像与定位，利用干扰识别与去除方法可有效地去除干扰影响并提取出有用信息，有效地改变了以往因缺乏地球物理反演技术的辅助而导致定位精度差的不利状况，为实际工程中掌子面前方含水地质构造的超前探测提供了可行且有效的新途径；针对隧道超前地质预报中水量预测这一关键性难题，本文通过物理模型试验研究发现半衰时之差法用于水量的估算具有良好的可行性，得到了半衰时之差与水量的相关关系：线性正相关；基于二者之间的单调线性正相关关系，提出了适用于工程实际的半衰时之差法的隧道施工期含水构造水量估算方法。

具体实施方式

本发明实施如下，通过分析得到了半衰时之差对于注入水量的响应特征，当含水构造不含自由水时，半衰时之差为负值，当含水构造中注水后，曲线开始出现正值，且曲线的正值部分与坐标轴的包络面积随着注入水量的增加而增加；绘制出曲线正值部分与横轴包络面积与注入水量之间的关系曲线，并进行线性拟合，发现二者之间具有良好的线性正相关关系；这一组试验数据表明半衰时差法用于隧道含水体水量预测具有良好的可行性，初步发现二者之间具有线性正相关关系。