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目次
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本書共８章，分別總結分析了隧道突湧水監測方法與預警技術的發展歷程、技術現狀、存在的問題和發展趨勢；歸納、劃分了隧道突湧水災害的兩種典型破壞模式，提出了隧道突湧水災害的地質及地球物理場前兆信息特徵；針對隔水岩體漸進破壞突湧水類型，研製了真三軸地質力學模擬試驗系統，揭示了突湧水的災變演化機制與突湧水前兆多元信息演化規律；針對充填結構滲透失穩突湧水類型，研製了充填結構滲透失穩突湧水模擬試驗系統，重點介紹了充填體性態演化過程與前兆信息臨界特徵；針對隧道突湧水災害監測，提出了實時監測的物理基礎與設計方法，介紹了隧道突湧水模式識別模型及演化態勢動態預測方法；基於突湧水前兆多元信息融合分析方法，建立了以微震為載體融合多元信息的實時監測技術，構建了突湧水多元信息監測與預警系統，闡述了系統架構、軟件設計及其使用方法；最後精選了代表性工程案例，詳細介紹了隧道突湧水監測方法與預警技術的現場應用情況。
目次
第1章緒論1
1.1隧道突湧水監測預警作用和意義/1
1.2隧道突湧水災害研究現狀與存在的問題/3
1.2.1隧道突湧水地質特徵方面/4
1.2.2隧道突湧水前兆信息方面/9
1.2.3隧道突湧水監測預警方面/12
1.2.4存在的問題/13
1.3發展趨勢/14
第2章隧道突湧水地質模式與前兆信息16
2.1防突結構破壞模式與特徵/16
2.1.1隔水岩體漸進破壞突湧水特徵/21
2.1.2充填結構滲透失穩突湧水特徵/24
2.2災害源地質結構模式/27
2.2.1無補給型靜儲量含水致災構造/29
2.2.2強補給型動儲量含水致災構造/29
2.2.3弱補給型靜動儲量含水致災構造/30
2.3隧道突湧水災害施工前兆信息/31
2.3.1地質前兆信息/31
2.3.2地球物理場前兆信息/34
第3章隔水岩體漸進破壞突湧水前兆信息演化規律42
3.1隔水岩體漸進破壞突湧水模擬試驗系統/42
3.1.1總體設計思路/42
3.1.2伸縮組合式試驗台架/44
3.1.3真三軸加載與控制系統/46
3.1.4多元信息實時監測方法/52
3.2水力耦合岩體漸進破壞模擬試驗/54
3.2.1模擬工程概況/54
3.2.2流固耦合相似材料/56
3.2.3試驗思路與設計/60
3.2.4試驗方法與實施/61
3.3隔水岩體漸進破壞突湧水前兆信息演化規律/64
3.3.1突湧水災變過程分析/64
3.3.2岩體破壞突湧水應力場演化/65
3.3.3岩體破壞突湧水位移場演化/66
3.3.4岩體破壞突湧水滲流場演化/68
3.3.5多元信息融合分析與敏感性辨識/69
第4章充填結構滲透失穩突湧水前兆信息演化規律71
4.1充填結構滲透失穩突湧水模型試驗系統/71
4.1.1總體設計思路/71
4.1.2旋式可視試驗系統/73
4.1.3水壓加載與實時監測系統/74
4.2充填體滲透破壞突湧水演化模擬試驗/75
4.2.1模擬工程概況/75
4.2.2試驗相似材料/77
4.2.3試驗設計與實施/81
4.3充填體滲透破壞突湧水前兆多元信息演化規律/82
4.3.1災變過程水砂湧出量演化規律/82
4.3.2充填體孔隙率演化規律/83
4.3.3充填體滲透特性演化規律/84
4.3.4多元信息融合與臨界特徵點識別/86
第5章隧道突湧水災害實時監測的物理基礎與設計方法88
5.1防突結構破壞突湧水/88
5.1.1隔水岩體破壞突湧水過程與物理量變化特徵/88
5.1.2充填結構滲透失穩過程與物理量變化特徵/95
5.1.3防突結構破壞臨界特徵點識別/97
5.2防突結構岩體破壞演化性態判識方法/101
5.2.1岩體脆性材料變形破壞特徵/101
5.2.2岩體彈塑脆性突變模型/102
5.2.3岩體破壞及前兆信息判據/104
5.2.4突湧水危險性預警判別準則/104
5.3隧道突湧水災害監測設計方法/106
5.3.1監測設計與佈設方法/106
5.3.2實時監測的物聯網架構/109
5.3.3多源異構信息採集方法/110
5.3.4遠距離並行長傳輸模式/114
第6章突湧水前兆多元信息融合與預測方法119
6.1突湧水過程信息演化與模式判定/119
6.1.1突湧水多元信息演化過程/119
6.1.2多元信息敏感性識別方法/121
6.1.3突湧水模式判定模型/126
6.2突湧水過程多元信息融合分析方法/127
6.2.1證據理論與信息融合方法/127
6.2.2突湧水信息融合分析模型/129
6.2.3模型檢驗與算例驗證/131
6.3隧道突湧水態勢動態預測方法/132
6.3.1突湧水態勢預測模型/133
6.3.2態勢評估與實時修正/134
6.3.3突湧水演化態勢預測方法/136
第7章隧道突湧水災害實時監測與預警平臺139
7.1突湧水通道空間定位/139
7.1.1微震檢波器特性參數/139
7.1.2微震檢波器設計指標/142
7.2信息融合與實時預測軟件/143
7.2.1總體架構與設計思想/143
7.2.2軟件功能與架構設計/144
7.2.3信息數據庫及程序實現/145
7.2.4軟件開發關鍵技術/147
7.3TMIWS軟件系統及測試/150
7.3.1功能模塊應用/150
7.3.2預警案例驗證/162
7.4監測預警平臺/163
7.4.1突湧水等級與時空預警/164
7.4.2遠程監控與預警平臺/165
第8章代表性工程應用168
8.1成蘭鐵路躍龍門隧道/169
8.1.1工程概況/169
8.1.2實時遠程監控系統/169
8.1.3遠程融合預警機制/174
8.2利萬高速齊嶽山隧道/175
8.2.1工程概況/175
8.2.2實時遠程監控系統/176
8.2.3突湧水災害綜合預警/178
8.2.4突湧水災害應急響應機制/180
參考文獻184
1.1隧道突湧水監測預警作用和意義/1
1.2隧道突湧水災害研究現狀與存在的問題/3
1.2.1隧道突湧水地質特徵方面/4
1.2.2隧道突湧水前兆信息方面/9
1.2.3隧道突湧水監測預警方面/12
1.2.4存在的問題/13
1.3發展趨勢/14
第2章隧道突湧水地質模式與前兆信息16
2.1防突結構破壞模式與特徵/16
2.1.1隔水岩體漸進破壞突湧水特徵/21
2.1.2充填結構滲透失穩突湧水特徵/24
2.2災害源地質結構模式/27
2.2.1無補給型靜儲量含水致災構造/29
2.2.2強補給型動儲量含水致災構造/29
2.2.3弱補給型靜動儲量含水致災構造/30
2.3隧道突湧水災害施工前兆信息/31
2.3.1地質前兆信息/31
2.3.2地球物理場前兆信息/34
第3章隔水岩體漸進破壞突湧水前兆信息演化規律42
3.1隔水岩體漸進破壞突湧水模擬試驗系統/42
3.1.1總體設計思路/42
3.1.2伸縮組合式試驗台架/44
3.1.3真三軸加載與控制系統/46
3.1.4多元信息實時監測方法/52
3.2水力耦合岩體漸進破壞模擬試驗/54
3.2.1模擬工程概況/54
3.2.2流固耦合相似材料/56
3.2.3試驗思路與設計/60
3.2.4試驗方法與實施/61
3.3隔水岩體漸進破壞突湧水前兆信息演化規律/64
3.3.1突湧水災變過程分析/64
3.3.2岩體破壞突湧水應力場演化/65
3.3.3岩體破壞突湧水位移場演化/66
3.3.4岩體破壞突湧水滲流場演化/68
3.3.5多元信息融合分析與敏感性辨識/69
第4章充填結構滲透失穩突湧水前兆信息演化規律71
4.1充填結構滲透失穩突湧水模型試驗系統/71
4.1.1總體設計思路/71
4.1.2旋式可視試驗系統/73
4.1.3水壓加載與實時監測系統/74
4.2充填體滲透破壞突湧水演化模擬試驗/75
4.2.1模擬工程概況/75
4.2.2試驗相似材料/77
4.2.3試驗設計與實施/81
4.3充填體滲透破壞突湧水前兆多元信息演化規律/82
4.3.1災變過程水砂湧出量演化規律/82
4.3.2充填體孔隙率演化規律/83
4.3.3充填體滲透特性演化規律/84
4.3.4多元信息融合與臨界特徵點識別/86
第5章隧道突湧水災害實時監測的物理基礎與設計方法88
5.1防突結構破壞突湧水/88
5.1.1隔水岩體破壞突湧水過程與物理量變化特徵/88
5.1.2充填結構滲透失穩過程與物理量變化特徵/95
5.1.3防突結構破壞臨界特徵點識別/97
5.2防突結構岩體破壞演化性態判識方法/101
5.2.1岩體脆性材料變形破壞特徵/101
5.2.2岩體彈塑脆性突變模型/102
5.2.3岩體破壞及前兆信息判據/104
5.2.4突湧水危險性預警判別準則/104
5.3隧道突湧水災害監測設計方法/106
5.3.1監測設計與佈設方法/106
5.3.2實時監測的物聯網架構/109
5.3.3多源異構信息採集方法/110
5.3.4遠距離並行長傳輸模式/114
第6章突湧水前兆多元信息融合與預測方法119
6.1突湧水過程信息演化與模式判定/119
6.1.1突湧水多元信息演化過程/119
6.1.2多元信息敏感性識別方法/121
6.1.3突湧水模式判定模型/126
6.2突湧水過程多元信息融合分析方法/127
6.2.1證據理論與信息融合方法/127
6.2.2突湧水信息融合分析模型/129
6.2.3模型檢驗與算例驗證/131
6.3隧道突湧水態勢動態預測方法/132
6.3.1突湧水態勢預測模型/133
6.3.2態勢評估與實時修正/134
6.3.3突湧水演化態勢預測方法/136
第7章隧道突湧水災害實時監測與預警平臺139
7.1突湧水通道空間定位/139
7.1.1微震檢波器特性參數/139
7.1.2微震檢波器設計指標/142
7.2信息融合與實時預測軟件/143
7.2.1總體架構與設計思想/143
7.2.2軟件功能與架構設計/144
7.2.3信息數據庫及程序實現/145
7.2.4軟件開發關鍵技術/147
7.3TMIWS軟件系統及測試/150
7.3.1功能模塊應用/150
7.3.2預警案例驗證/162
7.4監測預警平臺/163
7.4.1突湧水等級與時空預警/164
7.4.2遠程監控與預警平臺/165
第8章代表性工程應用168
8.1成蘭鐵路躍龍門隧道/169
8.1.1工程概況/169
8.1.2實時遠程監控系統/169
8.1.3遠程融合預警機制/174
8.2利萬高速齊嶽山隧道/175
8.2.1工程概況/175
8.2.2實時遠程監控系統/176
8.2.3突湧水災害綜合預警/178
8.2.4突湧水災害應急響應機制/180
參考文獻184
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