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深埋隧道中地震波场特征的数值模拟研究
| 论文题名： | 深埋隧道中地震波场特征的数值模拟研究 |
| 关键词： | 隧道工程;地质灾害超前预报法;地震反射波法;有限元;数值模拟 |
| 摘要： | 在隧道施工中经常出现预料不到的地质灾害，如塌方、软弱破碎带、节理发育围岩、断层、高应力、冒顶、涌水、涌泥(沙)、泥石流、高瓦斯、强地震带和高低温等问题，故在施工期进行超前地质预报就显得尤为重要。 本论文首先介绍了国内外常用的隧道超前预报的方法及其原理，各种方法的优缺点，国内在隧道超前预报中的实际应用可以看出，实践已经向前走了很大一步，总体水平还处于发展之中，不完全成熟，需要进一步改进和完善，预报的准确性和可靠性还有待提高。实际方法应用中，基于地震反射波法的隧道超前预报占有较大比重，这就要求在理论上对隧道地震反射波法进行研究。本文采用有限元数值模拟软件模拟深埋隧道中地震波场特征，从在理论上对基于反射地震的地质超前预报提供指导。本文采用雷克子波模拟震源，讨论了一维加载方式震源和二维加载方式震源对地震波场的影响，得出二维震源加载方式模拟水平位移和竖直位移的方向性很强，能量分布均匀，合成位移基本上呈半球状在地下均匀半空间传播。 利用二维震源加载方式模拟隧道中边墙放炮和掌子面放炮两种观测方式的隧道波场特征，边墙放炮中的沿隧道边墙产生的面波遇到掌子面转化成横波、转换横波遇到断层界面反射回掌子面时转化成面波沿隧道边墙传播。隧道掌子面放炮特点，隧道掌子面放炮的隧道波场特征比较简单，可以比较清晰的判别前方反射界面的位置。掌子面放炮隧道模型分析中，纵波反射占优，横波在弹性界面处大部分能量发生透射；通过两种地震记录的分析可以看出，实际应用中应该加强多波多分量地震信号采集，加强多波多分量地震记录对比，从而有效判别各种波，正演模拟是了解弹性波场的有效方法，可以根据实际情况建立隧道地质模型，利用有限元法进行正演模拟计算，以了解不同反射界面的特征，为偏移距的选择和后续的数据处理提供指导。本文通过隧道波场快照和合成地震记录两种方式对隧道的波场特证进行分析。 |
| 作者： | 黄元元 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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