11、张胜-隧道施工超前地质预报地质雷达检测信号的HHT分析.pptVIP

为了达到良好的探测效果 * 这些处理步骤目前普遍基于傅里叶分析理论，而傅里叶分析理论没有时频局部化分析功能， 无法对掌子面前方的地质缺陷所处的空间位置及其几何尺寸进行精确计算， 严重影响了地质雷达法进行超前地质预报的实际应用效果，探索与之相适应的科学信号解释技术成为了广大研究者共同关注的问题。 * * 而其他低频IMF分量剖面的有效成份所剩无几，因此，原始雷达图像的特征信号主要集中在第一阶IMF分量内。 * 拾取图2(a)中第30，50道信号，参照图3和图4，对探测结果作进一步分析。 此外，图5(b)，6(b)中瞬时相位波形受掌子面前方溶洞的物性变化较为敏感，表现得较为紊乱； * 这实际上是由于各道信号瞬时幅值变化所引起的，即成像宽度与地质雷达瞬时剖面上各道信号的瞬时幅值有关， * * * 隧道施工超前地质预报地质雷达检测信号的HHT分析 汇报人：张 胜 长沙理工大学 2012年 8月 27日 当采用了现代探测手段与分析技术后，隧道施工中仍然存在这样或那样的地质灾害，人们应该想到些什么？ 地下工程开挖前方地质预报技术犹如一盏明灯，为地下空间的开发和利用照亮了周围介质。虽然这盏灯还不像施工技术人员期望的那样明亮，但它毕竟为我们提供了大量的地质情况和丰富的介质物性信息，避免了许多重大灾害的发生。(王梦恕院士语) 汇报内容： 超前地质预报研究现状 超前地质预报内容 超前地质预报工作方法 超前地质预报中的信号分析技术 结论 1、超前地质预报研究现状 上世纪50年代开始，国内外的研究者在不断地改进探测技术和分析方法，试图提高预报的可靠性和精度，虽然取得了一些成功，但在预报准确性和可靠性方面还有待进一步提高。 隧道超前预报有赖于预报者所具备的地质专业知识、掌握资料的多寡和积累经验的多少。但单靠预测者的头脑是不够的，还必须进行地质测绘、勘探、试验以及分析等工作，以便获得更多的地质信息，使预测建立在科学的基础上。 超前地质预报的概念 通过掌子面的超前钻探、超前导坑或各种类型的地球物理探测等手段来查明隧道岩体的状态、特征以及可能发生地质灾害的不良地质体的位置、规模和性质，预测前方未施工段的地质情况的方法。 英文表达：geological prediction 参见：《公路隧道施工技术规范(JTG F60-2009)》 2、超前地质预报内容 超前地质预报的真实含义 隧道超前地质预报，应包含施工前静态的预报以及施工过程中掌子面前方实时的动态的地质预报。由于施工阶段的预报不但包括已存在的地质现象(静态的)，还包括了因开挖引起地质状况的演化(动态的)，因而更为复杂和困难。 2、超前地质预报内容 超前地质预报需解决的问题 断裂、溶洞、破碎带等不良地质体的性质、规模的判定； 不良地质体的位置及产状的确定； 岩体工程类别化的识别等内容。 2、超前地质预报内容 隧道超前地质预报工作是一项系统工程，内容包括：搜集隧道勘察报告，分析隧道地质条件，提出隧道主要地质问题和分布的地段范围，根据隧道地质预报的要求制定隧道地质预报工作指导书(预报大纲)。 根据预报任务的需要，分别采取短距离预报(6-10m)、中距离预报(6-30m)和长距离预报(30-200m)。 3、超前地质预报工作方法 地质雷达法是近年来应用于短距离超前地质预报较为普遍的一种物探手段。地质雷达法具有对隧道掌子面实施快速、连续扫描，结果显示直观的优点。 地质雷达是利用超高频窄脉冲电磁波探测介质分布的一种地球物理勘探方法，其工作原理是发射天线向隧道掌子面前方发射电磁波信号(106～109Hz)，在电磁波向掌子面前方传播的过程中，当遇到电性差异的目标体(如围岩分界面、空洞、断层、岩溶等)时，电磁波便发生反射，由接收天线接收反射波。 3、超前地质预报工作方法 3、超前地质预报工作方法 地质雷达测试原理 图1 地质雷达测线布置及现场测试图 仪器参数的设置: 按照奈奎斯特采样定理，采样频率至少应为反射波最高频率的2倍，地质雷达在实际应用过程中，其采样频率应该是天线主频率的10倍左右。 测线布置: 采用一条横线的布线方式，其原则就是尽可能靠近掌子面轴心位置，使测线距离尽可能长，尽可能多地采集数据，以备后期数据的分析处理。 3、超前地质预报工作方法 图2 地质雷达探测剖面图及解释结果 处理步骤：DC Removal、Automatic gain control、Subtract Mean Trace、Band Pass、Running Average等。 3、超前地质预报工作方法 4、超前地质预报中的信号分析技术 傅里叶变换 短时傅里叶变换 小波变换 Wigner-Ville分布 Hilbert-Huang变换 信号的分析技术 4、超前地质预报中的信号分析技术 HHT法是一种全