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隧道地震预报(TSP)中典型不良地质体的波场特征数值模拟研究
| 论文题名： | 隧道地震预报(TSP)中典型不良地质体的波场特征数值模拟研究 |
| 关键词： | 隧道地震波场;数值模拟;τ-p变换;F-K滤波;不良地质体 |
| 摘要： | 近年来，在我国的国民经济继续延续良好发展势头的大背景下，国内基础设施建设取得了重大发展成就，在高速铁路和高速公路的建设中，隧道工程的数量较之以前明显增多，隧道的长度也明显增大。 隧道属于地下工程，其围岩地质情况通常比较复杂，经常会遇到软弱地层、溶洞、高应力、断层等不良地质情况，如果没有进行可靠的超前地质预报，这些地质隐患就有可能变成工程灾难。20世纪90年代初，瑞士Amberg测量技术有限公司研发出一套超前预报系统设备——TSP(Tunnel Seismic Prediction)隧道地震预报系统，该系统基于地震波反射原理，其最大特点是探测距离远（可达掌子面前方100-200m）、分辨率高、资料解释快、对施工影响小等。但是由于实际复杂地质和工程条件，导致隧道中地震波场非常复杂，给TSP的解释工作带来一定困难。另外，在探测岩溶等复杂非层状地质目标体时，由于不满足反射波探测的基本条件，基于层状介质反射原理的TSP系统通常会出现预报准确率下降，有时甚至表现出无能为力。 因此，采用数值模拟方法，研究和认识典型不良地质条件下的隧道地震波场特征，可以为TSP隧道地震预报的资料处理和解释提供坚实的应用理论基础，对于促进隧道地震预报的理论和方法也具有重要的科学意义。 本文通过研究弹性波场的有限元数值模拟方法，用ANSYS软件完成了对隧道地震预报(TSP)地震波场的2D数值模拟，建立了20个不同地质情况下的隧道数值模型（隧道前方断层模型8个，隧道前方空洞模型12个），并对得到的数据经过格式转换、频率滤波、F-K滤波、τ-p变换，研究和认识典型复杂地质条件下的隧道地震波场特征，为TSP隧道地震预报的资料处理和解释提供坚实的应用理论基础，促进隧道地震预报的理论和方法。 本文的主要结论有以下几点: 当隧道前方存在垂直于隧道轴线的断层时，成像位置准确，而当前方的断层倾斜时，需要进行偏移成像。在倾斜断层模型中，存在视速度远大于直达波速度的反射波。 对于隧道前方的空洞，空洞越大反射波越强。另外，依据P波、s波反射波的强度，可以有效的区分出空洞中填充的空气、水、软弱土等不同介质。 在隧道前方不良地质体类型不明的情况下，可以利用反射s波的特征识别出填充水或空气的空洞。 |
| 作者： | 谢丽军 |
| 专业： | 地球探测与信息技术 |
| 导师： | 刘争平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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