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基于智能化数值模拟的隧道不良地质体特征分析

隧道不良地质构造；Python，gprMax；地质雷达；数值模拟；图像特征

地质雷达是一种有效的近距离地质预测方法，能够较清楚地反映富水带、岩溶洞穴等不良地质现象。本文首先总结了隧道中岩溶、断层破碎带、软夹层三种典型不良地质构造，根据介质的组合情况将归纳为岩溶2类4种构造模型、断层破碎带2类4种构造模型、软夹层1类3种构造模型；在此基础上，以自编python程序进行自动化建模，建立了随机的多介质耦合岩溶空洞、断层破碎带、软弱夹层三种不良地质构造，并以python程序自动调用gprMax数值模拟了这三大类不良地质体的雷达特征图；在结果中发现地质雷达产生的电磁波在水中会产生二次假地质异常体；在水与其他介质混合的模型中，无异常体的区域会出现微弱的反射；总结出三种不良地质构造的特征：溶洞呈现出“二次曲线型”特征、破碎带呈现出“条带状”特征、软弱夹层的呈现出“层析错断型”特征。结合某高速公路几座典型隧道实际情况，通过地质雷达对上述典型不良地质体的探测，将上述模拟图像特征应用到实际工程，结果吻合,这些结果为类似工程中相似不良地质体的提前预测提供了有益的借鉴。