张继锋， 赵广东， 杨勇刚， 董　星

(长安大学　地质工程与测绘学院， 西安　710064)



直流聚焦超前探测影响因素及水槽模拟实验

张继锋， 赵广东*， 杨勇刚， 董星

(长安大学地质工程与测绘学院， 西安710064)

采用基于异常电位法的三维有限元数值模拟方法，对影响直流聚焦超前探测效果的各种因素进行了数值计算，以异常幅度大于三倍均方误差为标准，对各种影响因素是否忽略进行了判定。结果表明，距离隧道轴线6 m之外的旁侧异常体对超前探测效果影响很小,坑道后方的金属体对超前探测效果几乎没有影响,坑道正前方水体灾害的规模大小对聚焦电流法超前探测距离的确定影响较大。最后制作隧道空腔模型进行水槽模拟实验，该实验验证了九极聚焦法的实际可行性，并且其探测效果明显优于传统的单极装置。

直流聚焦； 隧道； 超前探测； 三维有限元； 水槽模拟实验

0　引言

近十多年来，在地下煤矿开采、高速公路及铁路隧道开挖过程中突水透水事故频发，不但给社会造成经济损失，而且常引起重大人员伤亡事故[1-2]。因此，如何获得准确的隧道掌子面前方不良地质体信息，一直是困扰工程地球物理学家的难题。

地质超前预报目前采用的方法可分为破坏法[3-4]和非破坏法[5]两种，①破坏法预报准确度高，但施工费用高、占用施工时间长，且易于造成坑道事故和次生灾害；②非破坏法主要指采用地球物理的方法进行超前预报(如瞬变电磁法、地震反射[6]、地质雷达[7-8]、BEAM超前地质预报技术[9]以及TSP[10-11]超前探测技术)，该类方法以物性差别为基础，利用隧道空间进行施工，具有快速、便捷、无损、探测深度大等优势。……