复杂地质与环境条件下隧道建设关键技术丛书 隧道突涌水监测方法与预警技术
作者：李术才，李利平，石少帅著
出版时间：2019年版
丛编项： 复杂地质与环境条件下隧道建设关键技术丛书
内容简介
　　本书共８章，分别总结分析了隧道突涌水监测方法与预警技术的发展历程、技术现状、存在的问题和发展趋势；归纳、划分了隧道突涌水灾害的两种典型破坏模式，提出了隧道突涌水灾害的地质及地球物理场前兆信息特征；针对隔水岩体渐进破坏突涌水类型，研制了真三轴地质力学模拟试验系统，揭示了突涌水的灾变演化机制与突涌水前兆多元信息演化规律；针对充填结构渗透失稳突涌水类型，研制了充填结构渗透失稳突涌水模拟试验系统，重点介绍了充填体性态演化过程与前兆信息临界特征；针对隧道突涌水灾害监测，提出了实时监测的物理基础与设计方法，介绍了隧道突涌水模式识别模型及演化态势动态预测方法；基于突涌水前兆多元信息融合分析方法，建立了以微震为载体融合多元信息的实时监测技术，构建了突涌水多元信息监测与预警系统，阐述了系统架构、软件设计及其使用方法；最后精选了代表性工程案例，详细介绍了隧道突涌水监测方法与预警技术的现场应用情况。
目录
第1章绪论1

1.1隧道突涌水监测预警作用和意义/1
1.2隧道突涌水灾害研究现状与存在的问题/3
1.2.1隧道突涌水地质特征方面/4
1.2.2隧道突涌水前兆信息方面/9
1.2.3隧道突涌水监测预警方面/12
1.2.4存在的问题/13
1.3发展趋势/14

第2章隧道突涌水地质模式与前兆信息16

2.1防突结构破坏模式与特征/16
2.1.1隔水岩体渐进破坏突涌水特征/21
2.1.2充填结构渗透失稳突涌水特征/24
2.2灾害源地质结构模式/27
2.2.1无补给型静储量含水致灾构造/29
2.2.2强补给型动储量含水致灾构造/29
2.2.3弱补给型静动储量含水致灾构造/30
2.3隧道突涌水灾害施工前兆信息/31
2.3.1地质前兆信息/31
2.3.2地球物理场前兆信息/34

第3章隔水岩体渐进破坏突涌水前兆信息演化规律42

3.1隔水岩体渐进破坏突涌水模拟试验系统/42
3.1.1总体设计思路/42
3.1.2伸缩组合式试验台架/44
3.1.3真三轴加载与控制系统/46
3.1.4多元信息实时监测方法/52
3.2水力耦合岩体渐进破坏模拟试验/54
3.2.1模拟工程概况/54
3.2.2流固耦合相似材料/56
3.2.3试验思路与设计/60
3.2.4试验方法与实施/61
3.3隔水岩体渐进破坏突涌水前兆信息演化规律/64
3.3.1突涌水灾变过程分析/64
3.3.2岩体破坏突涌水应力场演化/65
3.3.3岩体破坏突涌水位移场演化/66
3.3.4岩体破坏突涌水渗流场演化/68
3.3.5多元信息融合分析与敏感性辨识/69

第4章充填结构渗透失稳突涌水前兆信息演化规律71

4.1充填结构渗透失稳突涌水模型试验系统/71
4.1.1总体设计思路/71
4.1.2旋式可视试验系统/73
4.1.3水压加载与实时监测系统/74
4.2充填体渗透破坏突涌水演化模拟试验/75
4.2.1模拟工程概况/75
4.2.2试验相似材料/77
4.2.3试验设计与实施/81
4.3充填体渗透破坏突涌水前兆多元信息演化规律/82
4.3.1灾变过程水砂涌出量演化规律/82
4.3.2充填体孔隙率演化规律/83
4.3.3充填体渗透特性演化规律/84
4.3.4多元信息融合与临界特征点识别/86

第5章隧道突涌水灾害实时监测的物理基础与设计方法88

5.1防突结构破坏突涌水/88
5.1.1隔水岩体破坏突涌水过程与物理量变化特征/88
5.1.2充填结构渗透失稳过程与物理量变化特征/95
5.1.3防突结构破坏临界特征点识别/97
5.2防突结构岩体破坏演化性态判识方法/101
5.2.1岩体脆性材料变形破坏特征/101
5.2.2岩体弹塑脆性突变模型/102
5.2.3岩体破坏及前兆信息判据/104
5.2.4突涌水危险性预警判别准则/104
5.3隧道突涌水灾害监测设计方法/106
5.3.1监测设计与布设方法/106
5.3.2实时监测的物联网架构/109
5.3.3多源异构信息采集方法/110
5.3.4远距离并行长传输模式/114

第6章突涌水前兆多元信息融合与预测方法119

6.1突涌水过程信息演化与模式判定/119
6.1.1突涌水多元信息演化过程/119
6.1.2多元信息敏感性识别方法/121
6.1.3突涌水模式判定模型/126
6.2突涌水过程多元信息融合分析方法/127
6.2.1证据理论与信息融合方法/127
6.2.2突涌水信息融合分析模型/129
6.2.3模型检验与算例验证/131
6.3隧道突涌水态势动态预测方法/132
6.3.1突涌水态势预测模型/133
6.3.2态势评估与实时修正/134
6.3.3突涌水演化态势预测方法/136

第7章隧道突涌水灾害实时监测与预警平台139

7.1突涌水通道空间定位/139
7.1.1微震检波器特性参数/139
7.1.2微震检波器设计指标/142
7.2信息融合与实时预测软件/143
7.2.1总体架构与设计思想/143
7.2.2软件功能与架构设计/144
7.2.3信息数据库及程序实现/145
7.2.4软件开发关键技术/147
7.3TMIWS软件系统及测试/150
7.3.1功能模块应用/150
7.3.2预警案例验证/162
7.4监测预警平台/163
7.4.1突涌水等级与时空预警/164
7.4.2远程监控与预警平台/165

第8章代表性工程应用168

8.1成兰铁路跃龙门隧道/169
8.1.1工程概况/169
8.1.2实时远程监控系统/169
8.1.3远程融合预警机制/174
8.2利万高速齐岳山隧道/175
8.2.1工程概况/175
8.2.2实时远程监控系统/176
8.2.3突涌水灾害综合预警/178
8.2.4突涌水灾害应急响应机制/180

参考文献184


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