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《华中科技大学》 2017年
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隧道电法探测电极的面极化特性研究

孙中华  
【摘要】:随着我国国民经济的高速发展,需要建设大量的公路、铁路隧道。TBM(全断面隧道掘进机)因其掘进速度快、围岩扰动小、施工质量好等特点,应用越来越广泛。而隧道施工过程中会遇到断层、滑坡、溶洞和岩爆等情况,造成极大安全危害,因此必须及时发现隧道前方不良地质体,采取措施保证施工安全。BEAM(Bore-tunneling electrical ahead monitoring)是专为TBM开发的一种在线超前地质探测方法,但是,BEAM法中刀盘金属既是供电电极也是测量电极,此时电极与地质体之间存在的界面极化作用,会叠加到地质体所产生的极化上,掩盖了地质体真实的极化。要提高BEAM法前探的灵敏度,就要测量并扣除供电电极的界面极化电压。为解决金属电极与泥状岩土材料之间的界面极化电压的测量问题,本论文提出了一种外推法界面电压测量原理与装置,并探讨了频率、测量电极材料、供电电极材料、电流密度、含水量等因素对界面极化的影响。实验测试结果表明,该方法能够准确测出泥状岩土与金属电极之间的界面极化电压。在0.1~100Hz的频率范围内,激发极化效应受外界影响因素小,重现性好。不同材料的测量电极对介质极化和界面极化没有影响。不同材料的供电电极,界面极化有较大差异,对体极化无影响,其界面极化的顺序为:2A12铝H62铜Q235C钢≈Q235A钢≈45#钢。电流密度对介质体极化影响很小,界面电压随电流密度增加而增大。界面电压随着含水量的增加而增大,含水量为40%时界面电压达到最大,随后随着含水量的增加而减小,含水量大于50%时,界面电压基本稳定。当泥状岩土中含有木炭或水洞等异物时,将泥状岩土与供电电极之间的界面极化电压从总电压中扣除后,可以明显提高体极化率测量灵敏度,因此,该方法对实际BEAM法超前探测中灵敏度的提高具有一定的参考价值。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U452.11;P631.3

【参考文献】
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