锡安-卡梅尔山隧道 - 犹他州 Zion-Mount Carmel Tunnel - Utah 照片iStock / Daniela Rodriguez
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Lin, P., Shao, R., Xu, Z., & Yu, T. (2023). Integrated fault identification in granite tunnel based on the analysis of structural and mineral characteristics of rock masses: a case study. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 56(2). https://doi.org/10.1144/qjegh2022-053 ● 提出了一种新的隧道断层识别方法——3M方法，该方法结合了宏观结构、微观结构和矿物特征，可以提供更丰富、更准确、更可靠的信息来识别隧道附近的断层。
● 3M方法包括地质制图、构造分析和断层岩石的显微观察。该方法已经应用于中国的隧道，并被证明在识别断层方面是有效的。
● 研究发现，3M方法可以用于识别不同类型的断层，包括正断层、逆断层和走滑断层。该方法还可以提供有关断层方向和位移的信息。 摘要：
该方法包括三个步骤，每个步骤对应一个“M”：宏观结构鉴定、矿物分析和微观结构鉴定。首先，研究宏观结构以确定隧道中是否存在与断层相关的特征（例如光滑侧）。其次，矿物分析通过矿物类型和成分的变化推断断层的空间范围。第三，研究微观结构以确定隧道中与断层相关的变形机理。
采用该方法降低了地质工程师的主观影响，提高了传统地质分析断层识别的准确性。本研究结果为隧道开挖和支护设计提供了新的见解。
背景： 地下隧道建设是现代城市化进程中不可或缺的一部分，但隧道工程建设面临着许多挑战，其中之一就是如何识别和处理隧道附近的断层。断层是地球表面上的裂缝，由于地壳运动而形成。如果隧道穿过断层，就会导致隧道结构不稳定，甚至威胁到人们的生命和财产安全。因此，开发一种有效的方法来识别和处理隧道附近的断层至关重要 。方法与材料： 提出了一种集成断层识别方法，称为3M方法。该方法包括三个步骤，每个步骤对应一个“M”：宏观结构识别、矿物分析和微观结构识别。首先，调查宏观结构以确定隧道中是否存在与断层相关的特征（例如滑动面）。其次，通过矿物分析推断出断层在岩石周围的空间范围。最后，利用微观结构确定断层的变形机制 。结果： 通过对花岗岩隧道进行实验验证，证明了3M方法可以有效地识别隧道中存在的断层，并提高了地质学家们对于断层识别的准确性。 结论： 本研究提出的3M方法为隧道工程建设提供了一种新的断层识别方法，可以提供更准确、更可靠的信息来识别隧道附近的断层，从而帮助工程师更好地规划和设计隧道。该方法已经在实际工程中得到了应用，并被证明是有效的 。
图. 3M方法流程 。
█ 什么是 3M 方法？它如何识别花岗岩隧道中的断层？
3M方法是一种综合性的断层识别方法，用于在花岗岩隧道中识别断层。它包括三个步骤，每个步骤对应一个“M”：宏观结构识别、矿物分析和微观结构识别 。首先，调查宏观结构以确定隧道中是否存在与断层相关的特征（例如滑动面）。其次，通过矿物类型和组成的变化来推断断层在岩石周围的空间范围。最后，利用微观结构来确定断层的变形机制。这种方法可以更可靠地识别靠近隧道面的断层，并推断出岩石周围的断层空间范围，比传统方法更为准确。
█ 岩体的宏观结构、矿物特征和微观结构分析如何用于识别地下构造中的断层？
岩体宏、微观结构和矿物特征分析可以通过提供直接证据来帮助识别地下结构中的断层活动。由于断层核心中的岩石矿物更容易受到应力和热事件影响，因此利用其特征可以推测出断层在空间上的范围。岩石（矿物）的微观结构与应力方向有关，地质学家已将应变控制过程分为五类，对应不同的微观结构。因此，微观结构用于识别断层机制。此外，区域构造背景调查对于了解断层至关重要，因此任何识别断层的方法都应基于区域构造背景进行。
█ 这种综合断层识别方法在地质、矿业及相关领域有哪些潜在应用？
本研究提出的综合性断层识别方法在隧道工程中具有重要的应用价值。该方法通过对岩石宏、微观结构和矿物特征进行分析，可以更准确地识别靠近隧道面的断层，并推断出岩石周围的断层空间范围。这种方法比传统方法更为可靠和准确，可以帮助工程师更好地评估隧道结构的稳定性。
原文请查阅 Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology。
原文链接：https://doi.org/10.1144/qjegh2022-053
第一作者：
林鹏，山东大学副研究员，山东大学与澳大利亚昆士兰大学联合培养博士。兼任国际地下空间联合研究中心青年工作委员会（亚洲区）ACUUS YG (Asia) 秘书长、世界青年地球科学家联盟（YES联盟）中国执委会委员、中国交通运输协会新技术促进分会理事等 。 获中国交通运输协会科技进步一等奖1项（第1），山西省科技进步二等奖1项（第2），国土资源科学技术二等奖1项（第4），河南省科技进步二等奖1项（第8），中国岩石力学与工程学会科技进步二等奖1项（第10）。 参编标准2项；发表SCI/EI论文40余篇（第一或通讯作者16篇），其中，2篇论文入选“ESI高被引论文（前1%）”，1篇论文入选“领跑者5000—中国精品科技期刊顶尖学术论文”；授权中国发明专利20余项（6项第1，5项第2），国际发明专利2项；授权软件著作权8项（3项第1）。 主持了国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金特别资助项目/面上项目、江苏省自然科学基金青年项目共4项基金项目，作为科研骨干参与了国家973计划项目、国家自然科学基金重点项目、利万高速项目、黔张常铁路项目、大瑞铁路高黎贡山隧道项目、山西中部引黄项目、新疆××供水工程项目等20余项纵横向课题，在科研与工程实践中，积累了较丰富的理论与实践经验。 Email: sddxytlp@sdu.edu.cn Affiliation: Geotechnical & Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan, Shandong 250061, China
Homepage: https://www.qltrans.sdu.edu.cn/info/1153/3099.htm
ORCID:
许振浩，男，1985年生，湖北恩施人，博士（后），教授（破格），博士生导师，国家优青，山东省杰青，山东大学杰出中青年学者（第一层次）、齐鲁青年学者，齐鲁交通学院副院长、城市地下空间工程系主任，岩土工程中心李术才院士/校长团队地质组负责人，获山东省优秀研究生指导教师、济南市青年创新先锋、山东大学优秀共产党员、山东大学国际学生招生“荟萃计划”首批博士生导师、齐鲁交通学院第一届“我心目中的好导师”等荣誉。 兼任国际地下空间联合研究中心青年工作委员会（亚洲区）ACUUS YG (Asia) 主席，世界青年地球科学家联盟（YES联盟）中国执委会YESChina 副主席，中国地质学会青年工作委员会副主任委员，中国岩石力学与工程学会青年工作委员会委员、地下工程分会理事、《应用基础与工程科学学报》和《地下空间与工程学报》编委、《International Journal of Mining Science and Technology》、《Journal of Central South University》、《中南大学学报（自然科学版）》、《现代隧道技术》、《隧道与地下灾害防治》青年编委等职。 2007年于中国地质大学（武汉）本科毕业，并辅修武汉大学工程管理专业，2013年于山东大学（西澳大学联合培养）博士毕业，博士期间赴中国地质科学院岩溶地质研究所访学一年。 获中国岩石力学与工程学会首届“钱七虎奖”、优秀博士学位论文奖，山东省青年科技奖，山东省教学成果奖（一等奖）、山东省专利奖（一等奖）、山东省科技进步二等奖、山西省科技进步二等奖等代表性科技和教学奖励10余项，参编标准3部，出版专著2部，发表论文100余篇，其中，第一或通讯SCI/EI收录60余篇，1篇获英国土木工程学会 Crampton Prize 奖，1篇获中国科协优秀科技论文遴选计划优秀论文奖，3篇入选ESI热点/高被引论文……，获美国、澳大利亚发明专利10余项、中国发明专利30余项，在审发明专利20余项。 提出了融合图像识别与光谱分析的岩性与不良地质智能识别方法，首创了地下水模拟研究的拓扑管网法（图论管网法），创新了多种动水注浆数值模拟新方法，总结了三类十一型突水突泥致灾构造和四种突水突泥孕灾模式，并建立了其灾变主动防控体系……,主持了国家自然科学基金优秀青年科学基金/面上基金/青年基金、山东省自然科学基金杰出青年科学基金/面上/优秀中青年科学家奖励基金、中国博士后科学基金特别资助/面上等基金项目10余项，作为科研骨干参与了国家973计划项目、国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金重点项目、西部交通建设科技项目、湖北省交通建设科技项目、黄岛国家石油储备地下水封洞库工程项目、沪蓉西高速项目、宜万铁路项目、三峡翻坝高速项目、宜巴高速项目、保宜高速项目、利万高速项目、黔张常铁路项目、华润平南石灰石矿山治水项目、大瑞铁路高黎贡山隧道项目、新疆××供水工程项目等50余项纵横向课题，在科研与工程实践中，积累了较丰富的理论与实践经验。 Email: zhenhao_xu@sdu.edu.cn Affiliation: Geotechnical & Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan, Shandong 250061, China
Homepage: http s://faculty.sdu. edu.cn/~Qnumy2/zh_CN/index.htm
ORCID: 0000-0002-6578-7583
