核磁共振与瞬变电磁联合反演成像及其预报隧道突水突泥灾害方法研究

基本信息
批准号:51379112
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:薛翊国
学科分类:
依托单位:山东大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:苏茂鑫,杨霓清,邱道宏,刘斌,孙怀凤,田昊,张骞,张文俊,闫茂旺
关键词:
联合反演成像灾害预报核磁共振瞬变电磁隧道突水突泥
结项摘要

The prediction of water and mud inrush disaster in tunnels is one of the key scientific problems especially for tunnel construction. It's very hard for the current techniques to predict the three dimensional water and mud bearing structures. The main problems are that the strong interferences are so complex in tunnels and the mechanism is not very clear. The three dimensional model of tunnel is very different from the humongous half space and the modeling and inversion theory are very immature. This project use magnetic resonance sounding (MRS), which is the only direct water detection method, and transient electromagnetic (TEM) for water and mud bearing structures detection in tunnel by joint imaging. Based on theoretical analysis, numerical simulations, and laboratory and field tests, the modeling and inversion methods of MRS direct water detection and TEM detection will be studied. The TEM and MRS responses characteristics of water and mud bearing structures and the principle effects will be shown. The joint imaging method of MRS and TEM and the discrimination method will be discussed. Data acquisition and interpretation methods will be developed in this project. Joint imaging of MRS and TEM for the distribution and three dimensional localization and content identification of water and mud bearing structures during tunnel prediction will be worked out. Accuracy of tunnel prediction will be improved. The results will have scientific meanings in theoretical and application value in water and mud inrush prediction in tunnels and underground space constructions.

隧道突水突泥灾害预报是隧道建设面临的关键科学难题之一,现有的技术方法还难以对隧道的含水充泥构造进行三维定位和水量预报,其主要原因在于隧道复杂环境干扰较强且其机理不清,隧道三维全空间条件特殊且反演定位理论不成熟。本项目利用直接找水的核磁共振方法与全空间瞬变电磁方法联合成像预报隧道的含水充泥构造,以理论分析、数值模拟、室内和现场试验为手段,开展核磁共振直接找水法与全空间瞬变电磁法探测隧道含水充泥构造的联合反演与解释方法研究,揭示含水充泥构造突水突泥对核磁共振与瞬变电磁电磁场变化的主要影响因素及含水充泥构造的响应特征,探索核磁共振与瞬变电磁法联合成像的表征方法,形成其判别方法,开发数据采集与数据处理解译系统,实现利用核磁共振与瞬变电磁联合成像预报隧道内的含水充泥构造的三维定位与水量识别,提高预报隧道突水突泥灾害的准确率,研究成果对于隧道及地下工程突水突泥预报方面具有重要的科学理论意义与实用价值。

项目摘要

本项目针对深长隧道地质条件与灾变过程极为复杂,难以探明含水体,易发生突水突泥灾害的难题,利用直接找水的核磁共振方法与全空间瞬变电磁方法联合成像预报隧道的含水充泥构造,开展了核磁共振直接找水法与全空间瞬变电磁法探测隧道含水充泥构造的联合反演与解释方法研究,揭示了含水充泥构造突水突泥对核磁共振与瞬变电磁电磁场变化的主要影响因素及含水充泥构造的响应特征,探索了核磁共振与瞬变电磁法联合成像的表征方法,形成了其判别方法,开发了数据采集与数据处理解译系统,实现了利用核磁共振与瞬变电磁联合成像预报隧道内的含水充泥构造的三维定位与水量识别,提高了预报隧道突水突泥灾害的准确率,研究成果对于隧道及地下工程突水突泥预报方面具有重要的科学理论意义与实用价值。本项目共申请专利12项,授权专利6项,发表学术论文22篇,其中SCI收录15篇,成果成功应用于10余项国家重大工程。两位项目组成员为黄大年式教师团队学术骨干,一位项目组成员获国家优秀青年基金,作为大会承办方主要要负责人之一组织全国性学术会议4次,研究成果申报国家科技进步二等奖进入答辩第二轮,获山东省技术发明一等奖1项,山东省科技进步三等奖,指导了4名青年教师、指导了4名博士、16名硕士生。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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