收藏本站
《西南交通大学》 2014年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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

谢丽军  
【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。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U456.33;P315.75

知网文化
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘晶波,廖振鹏;离散网格中的弹性波动(Ⅱ)——几种有限元离散模型的对比分析[J];地震工程与工程振动;1989年02期
2 廖振鹏,刘晶波;波动的有限元模拟——基本问题和基本研究方法[J];地震工程与工程振动;1989年04期
3 李远钦,刘雯林;n维广义Radon变换[J];地球物理学进展;1997年04期
4 赵永贵,刘浩,孙宇,肖宽怀;隧道地质超前预报研究进展[J];地球物理学进展;2003年03期
5 赵永贵;;国内外隧道超前预报技术评析与推介[J];地球物理学进展;2007年04期
6 周辉,徐世浙,刘斌,何樵登;各向异性介质中波动方程有限元法模拟及其稳定性[J];地球物理学报;1997年06期
7 刘晶波;局部不规则地形对地震地面运动的影响[J];地震学报;1996年02期
8 李信富;李小凡;张美根;;地震波数值模拟方法研究综述[J];防灾减灾工程学报;2007年02期
9 肖书安,吴世林;复杂地质条件下的隧道地质超前探测技术[J];工程地球物理学报;2004年02期
10 赵永贵;蒋辉;赵晓鹏;;TSP203超前预报技术的缺陷与TST技术的应用[J];工程地球物理学报;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王朝令;隧道地震超前预报中波场分离与反演方法的数值模拟研究[D];西南交通大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谷音;刘晶波;;三维结构—地基动力系统高效算法精度问题研究[J];四川建筑科学研究;2007年05期
2 张长雷;宛新林;席道瑛;;探地雷达技术在异常体探测中的应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年05期
3 刘晶波;廖振鹏;;IN-PLANE WAVE MOTION IN FINITE ELEMENT MODEL[J];Acta Mechanica Sinica;1992年01期
4 薛翊国;李术才;张庆松;李树忱;刘斌;;TSP203超前预报系统探测岩溶隧道的应用研究[J];地下空间与工程学报;2007年S1期
5 许振浩;李术才;张庆松;刘斌;张霄;葛颜慧;;TSP超前地质预报地震波反射特性研究[J];地下空间与工程学报;2008年04期
6 张庆松;李术才;孙克国;许振浩;;公路隧道超前地质预报应用现状与技术分析[J];地下空间与工程学报;2008年04期
7 林传年;;岩溶隧道综合超前地质预报应用研究[J];地下空间与工程学报;2008年06期
8 叶英;;隧道施工超前地质预报新方法研究[J];地下空间与工程学报;2010年03期
9 罗利锐;刘志刚;陈文涛;耿彦生;;红外探测技术在海底隧道地质预报中的应用[J];地下空间与工程学报;2010年04期
10 武科;马明月;李术才;;高风险岩溶地区隧道的综合物探研究[J];地下空间与工程学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 褚军凯;霍俊发;;TRT层析扫描超前预报系统在深部开拓中的应用[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
2 刘晶波;闰秋实;杜义欣;伍俊;;地铁地下结构内爆炸动力反应问题研究[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年
3 利奕年;王国斌;;TRT隧道地质超前预报系统的改进与优化[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
4 利奕年;王国斌;;TRT隧道地质超前预报系统的改进与优化[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
5 王秀闽;刘洪;刘永江;宋亮;孟小红;;地震数据处理系统中交互作业编辑与运行[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
6 程冰洁;李小凡;龙桂华;;基于广义正交多项式褶积微分算子的地震波场数值模拟方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
7 薛国强;李貅;;瞬变电磁隧道超前预报成像技术[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
8 付燕;赵荣椿;;地震信号去噪方法综述[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
9 林建宁;李庶林;焦玉勇;王伟;;TSP超前地质预报探测技术及其应用现状[A];2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C];2010年
10 杜飚;;多井沉积微相评价技术在江汉岩性油藏中的应用[A];“南方复杂地层井筒新技术”技术交流会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王福海;青岛海湾大桥工程地质地球物理勘查关键技术研究[D];中国海洋大学;2009年
2 童思友;[D];中国海洋大学;2010年
3 童思友;南黄海地震资料多次波形成机理及压制技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 刘俊峰;海拉尔盆地复杂储层地震识别方法研究[D];中国地质大学(北京);2010年
5 姚锦宝;考虑土—结构动力相互作用的轨道交通引起的环境振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2010年
6 朱超;大瑞铁路罗家村隧道地质环境与工程稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
7 郭佳奇;岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D];北京交通大学;2011年
8 巩向博;金属矿地震高精度成像与数据处理方法研究[D];吉林大学;2011年
9 单刚义;复杂地质条件地震多波照明及地震采集方法研究[D];吉林大学;2011年
10 何伟;地下结构地震响应及其与地表建筑的影响研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王帅;基于BOTDR技术的地下工程实时监测系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 崔阳;复杂地质构造条件隧道施工设计方案与衬砌检测评价[D];长沙理工大学;2010年
3 王瑞敏;南海地震资料多次波压制技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 朱琳;浅剖资料高精度处理与解释方法研究[D];中国海洋大学;2010年
5 张晓明;非零井源距VSP资料处理方法研究[D];中国海洋大学;2010年
6 张立杰;地下水工隧洞地震响应的数值模拟研究[D];昆明理工大学;2010年
7 赵会会;物探方法在云南公路深埋长隧道地质勘察中的应用研究[D];昆明理工大学;2009年
8 王进朝;云南绿春县大马尖山铜多金属矿区成矿预测研究[D];昆明理工大学;2009年
9 林辉;既有地铁车站结构受隧洞穿越影响的抗震性能分析[D];北京建筑工程学院;2011年
10 韩国胜;延庆新城规划活动断层反射地震探测采集方法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许振浩;李术才;张庆松;刘斌;张霄;葛颜慧;;TSP超前地质预报地震波反射特性研究[J];地下空间与工程学报;2008年04期
2 张庆松;李术才;孙克国;许振浩;;公路隧道超前地质预报应用现状与技术分析[J];地下空间与工程学报;2008年04期
3 宗福开;波传播问题中有限元分析的频散特性及离散化准则[J];爆炸与冲击;1984年04期
4 赵永贵;蒋辉;赵晓鹏;;TST隧道地震CT地质超前预报技术及应用(英文)[J];Applied Geophysics;2006年02期
5 杜启振;侯波;;矢量波场弹性波Kirchhoff偏移(英文)[J];Applied Geophysics;2008年04期
6 郭桂红,王德利,何樵登,傅旦丹,韩庆时;转换波的静校正[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年04期
7 孙建国;王雪秋;;利用有限正弦和有限余弦变换模拟地震波场:声波方程[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年01期
8 熊煜;李录明;罗省贤;;各向异性介质弹性波场正演及偏移[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年03期
9 王梦恕;21世纪我国隧道及地下空间发展的探讨[J];铁道科学与工程学报;2004年01期
10 廖振鹏,杨柏坡,袁一凡;暂态弹性波分析中人工边界的研究[J];地震工程与工程振动;1982年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 钟世航;孙宏志;王荣;李术才;何发亮;林玉山;吴德盛;冉懋鸽;单治钢;;隧道施工掌子面前方地质预报应遵循原则的探讨[A];中国交通土建工程学术论文集(2006)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王齐仁;隧道地质灾害超前探测方法研究[D];中南大学;2008年
2 鲁光银;隧道地质灾害反射波法探测数值模拟及围岩F-AHP分级研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张保卫;Radon变换及其在地震数据处理中的应用[D];长安大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈治,陈祖刚,刘志刚;张紧弦线——机械波教学的首选物理模型[J];纺织高校基础科学学报;1999年01期
2 张杰;沈霄云;刘明贵;;钢管混凝土声波透射检测方法研究[J];无损检测;2007年09期
3 崔阿李;刘康和;;探地雷达技术在岩溶探测中的应用[J];地球科学与环境学报;2008年02期
4 张建贵,宋守根,袁修贵,张荣峰;粘弹性介质地震波聚焦成像技术[J];中南工业大学学报(自然科学版);2001年03期
5 陈晓刚,明海,张国平,吴云霞,谢建平;SNOM 光纤锥微米区波场性质[J];大连理工大学学报;1997年S2期
6 吴欣;杰瑞·L·汤姆森;;斯托金波场[J];风景园林;2010年01期
7 刘继军;;层状不均匀介质中的波场[J];东南大学学报(自然科学版);1991年05期
8 宋守根,袁修贵,白尤军;粘弹性介质地震复合波变焦分离与波场外推技术[J];中南工业大学学报(自然科学版);1996年06期
9 李陆平,黄培基,陈雪英;非匀质波场波向响应模式[J];黄渤海海洋;1999年04期
10 李陆平,黄培基,陈雪英;非匀质波场波向对变风向响应现场观测设计[J];黄渤海海洋;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈伟;王尚旭;;基于保角变换的角形裂纹波场研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
2 李貅;薛国强;王妙月;;从瞬变电磁场到波场转换的研究进展[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
3 郭军;陶果;;井下偏心声源波场的三维有限差分模拟[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
4 刘洪;袁江华;陈景波;首皓;李幼铭;;大步长波场深度延拓的理论[A];中国科学院地质与地球物理研究所2006年论文摘要集[C];2007年
5 杜启振;朱钇同;李芳;侯波;秦童;李宾;;多分量联合偏移技术[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
6 胡天跃;张广娟;李蓉;;多分量地震波波场的分解[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
7 姚陈;陈祥国;;地震勘探发展与三维矢量波场[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
8 胡恒山;李长文;王克协;;模型井中声电转换波场的实验研究[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
9 李佩;余德平;;波场数值模拟的并行算法[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
10 周红;陈晓非;;一种计算具有起伏地形地面地震波场的快速算法[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘帅;三维垂直地震剖面与海底地震全波场联合成像研究[N];科技日报;2007年
2 高丽辉;与大山较量的勘探劲旅[N];中国石油报;2007年
3 黄琦;探测一号步入探测之旅 中星20号正式交付用户[N];中国航天报;2004年
4 本报通讯员 赵家彬 本报记者 顾春阳;吉大“找水”团队的科研神话[N];长春日报;2011年
5 王跃;多波多分量:地震勘探技术正向纵深发展[N];中国石化报;2006年
6 特约撰稿人 西 华;五因素支撑春季行情[N];证券日报;2003年
7 尹辉;探测一号卫星正式交付使用[N];大众科技报;2004年
8 通讯员 张冀;东方物探缅甸海三维处理项目启动[N];中国石油报;2009年
9 龚向前;高频地波雷达研制成功[N];中国测绘报;2001年
10 龚向前 刘志伟;武汉大学研制出高频地波雷达[N];科技日报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓帅奇;全空间弹性波场数值模拟与逆时偏移成像方法研究[D];中国矿业大学;2012年
2 戚志鹏;瞬变电磁三维合成孔径延拓成像方法研究[D];长安大学;2011年
3 陈凌;小波束域波场的分解、传播及在地震偏移成像中的应用[D];中国地震局地球物理研究所;2002年
4 魏建新;正交各向异性介质波场特性的物理模拟研究[D];中国地震局地球物理研究所;2003年
5 谭尘青;多源地震混合采集波场高保真分离方法研究[D];吉林大学;2013年
6 周建宇;井间地震研究与应用[D];中国科学院研究生院(兰州地质研究所);2002年
7 张慧;非均质储层双变网格正演模拟和弹性逆时偏移方法研究[D];中国石油大学;2011年
8 唐晖;地震波动数值模拟及稳定性研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
9 刘成斋;泥岩裂缝油藏地球物理特征与检测方法[D];成都理工大学;2004年
10 马啸;波动方程保辛近似解析离散化算法研究[D];清华大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 关东;二维声波波动方程波场正演的计算机数值模拟的研究[D];成都理工大学;2013年
2 肖扬;改善低频噪音和波场影响的偏移成像条件研究[D];中国地质大学(北京);2011年
3 余涛;超声波在混凝土中传播的数值模拟[D];中南大学;2013年
4 谢丽军;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[D];西南交通大学;2014年
5 刘建宙;有限差分法在瑞雷波波场正演模拟中的应用[D];中国地质大学(北京);2014年
6 李军锋;高精度有限差分波场正演模拟方法研究及应用[D];成都理工大学;2012年
7 卢秀丽;海底地震仪观测的粘弹性地层地震波场正演模拟[D];吉林大学;2004年
8 纪聪智;海相地震数据波动方程基准面校正方法研究[D];中国石油大学;2010年
9 陈高祥;地形起伏条件下的直接叠前深度偏移方法研究[D];中南大学;2012年
10 王治;孔隙地层震电测井波场分波分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026