环形采集系统下陆地声纳法同相轴形态研究初探

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环形采集系统下陆地声纳法同相轴形态研究初探

作者：石静雯

来源：《科技创新导报》2017年第33期

摘要：本文是根据陆地声纳法的工作原理和地震正演模拟中的射线追踪法提出的。环形

信号采集观测系统是在盾构机刀盘半径上安装两个自激自收的检波器，随着盾构机转动一圈，得到两组反射波信息，对这两组反射波信息进行处理和资料解释，推断前方不良地质体的形态特征和位置信息，实现盾构机陆地声纳的超前地质预报。本文所要研究的就是在此环形观测系统下，反射波同相轴的形态特征。要实现本研究，不仅要推演出不同走向和倾角的断层（以下简化为反射面模型），不同位置和大小的溶洞和“孤石”相对于盾构机刀盘上各个测点的相对空间位置关系，然后数值模拟出它们的环形反射波同相轴特征，还要确定不同需求的情况下两个检波器的相对位置关系。

关键词：陆地声纳法盾构机同相轴环形采集系统正演模拟地质超前预报

中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（c）-0072-03

随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加，地面可利用的空间越来越少，许多城市都将地下交通网线作为解决交通拥挤最为有效的手段。由于盾构法具有机械化程度高、劳动强度低、施工进度快、对周边环境干扰小等独特的优点，盾构法隧道技术广泛应用于城市地铁的修建工程。盾构法适用于松散软土、淤泥、硬岩等几乎所有复杂地层，快速地推动了在不良地质、大深度、长距离条件下地下工程开挖技术的发展。在地铁盾构施工过程中，未探明的地质灾害会带来重大安全隐患，影响较大的灾害主要有三种，为断层、溶洞和“孤石”[1]。断层破碎带是诱发突水突泥的主要地质灾害源之一，特别是发育规模较大、内部充填介质软弱、地下水运动活跃的断层带，在工程扰动、地应力与水压作用下极易失稳破坏发生突水突泥灾害。而溶洞常常充填高压水、大体量泥质，且具有强补给通道，极易发生大体量突水、涌泥等地质灾害。在盾构过程中遇到“孤石”时，盾构掘进非常困难，刀盘频繁被卡或严重变形甚至磨损，即使能通过地面土壤加固、排石或换刀等技术措施处理，也会极大地增加施工成本，对工期和投资控制产生重大不利影响。更严重时，甚至导致工作面喷涌、塌方，危及地面行车或建筑物安全。地质超前预报工作对地铁盾构施工非常重要[2]。陆地声纳法的技术属于国内外首创，它

在隧道施工中探查断层破碎带、溶洞等方面，以及在城市地面浅层勘探方面达到国际领先水平，有很好的推广价值和广阔的应用前景。

陆地声纳法原本主要采用交叉的两条测线作为信号采集系统，而由于施工条件的限制，盾构过程中在掌子面前方由人工作两条交叉测线并不现实，所以陆地声纳的信号采集系统发生了重大变化，在盾构机刀盘上作一个自动的环形信号采集系统，所以原有的正演数值模拟系统不可用了，需要重新设计正演数值模型，并进行研究。