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随着隧道技术的快速发展,工程上对地质超前预报的可行性和准确性也提出了更高的要求。首先分析了现有以及改进后的定向探测系统的优缺点;然后利用一阶速度—应力弹性波动方程和高阶交错网格法,导出用于改进后的TSP地震波场数值模拟的差分计算方程,并构建倾斜软弱夹层和空洞地质模型,对上述模型进行正演模拟,获得相应的波场快照和单炮记录,进而对地震波场进行分析。结果表明:改进后的TSP观测装置易于实现;有限差分法可有效地模拟改进后的TSP地震波场,其模拟结果清晰可靠地揭示了隧道地质中地震波的传播规律。 相似文献
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雪峰山公路隧道的超前预测预报研究 总被引：2，自引：1，他引：1
雪峰山隧道为上海－瑞丽国道主干线湖南省邵阳－怀化高速公路上最大的控制性工程,全长约7 km,最大埋深约850 m,为典型的越岭长大公路隧道。采用不同方法,对该隧道的断层破碎带、塌方、岩爆及大变形等地质灾害和围岩稳定性问题进行了超前预测预报研究。研究以地质分析为基础,运用了TSP、地质雷达、赤平投影和关键块体检索法、断层错动机制解、室内岩石力学试验、数值模拟以及隧道内地质观测分析等方法对前方各类地质信息开展超前预报,取得了较好的效果,并成功地预测预报了断层F2的出现及无强烈岩爆灾害的可能性,对安全施工提供了保证,可为今后类似工程借鉴。 相似文献
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将TSP、地质雷达技术用于千岛湖配水工程灰岩区隧洞超前预报,简述了两种物探方法的原理,统计了完整性较好的灰岩与砂质岩对应的TSP指标范围,采用有限差分法模拟了地震波在隧洞前方遭遇大型溶洞时的波场特性,总结了岩性变化、溶洞、溶蚀带对应的物探异常规律。结论如下:地质雷达是溶洞、溶蚀带探测较理想的手段,其电磁异常特征表现为反射波振幅强,同相轴错断或呈双曲线状,并伴随一定程度的多次反射,含泥溶腔主频较空腔偏低,但多大于50MHz;同等质量级别下灰岩对应TSP各物理力学指标较粉砂岩或泥质砂岩偏好;大型空腔对应TSP纵波波速、密度及杨氏模量偏低,TSP对小型溶腔或溶蚀带探测敏感度较差,有时仅体现为反射层密集。 相似文献
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在勘探地球物理领域中,能快速、有效地数值模拟2D和3D的地震全波场,包括同时模拟P波、S波、面波多分量波场特征的软件并不是很多;但在结构力学领域中,已有多种成熟的多波多分量有限元数值模拟大型商用软件用于求解弹性本构方程,如ANSYS,PLAXIS等。从方程结构来看,弹性本构方程与完全弹性波动方程相比,只多一项对时间的一阶微分项--阻尼项。因此,调整合理的介质参数--Rayleigh系数,令阻尼项近似为0,弹性本构方程就蜕化为完全弹性波动方程。隧道地震波场是在岩体中传播,具有弹性参数较好、无常规地震勘探中覆盖层等低速带干扰等的优点,采用ANSYS软件对隧道地震波场进行数值模拟,研究了频散、阻尼与吸收边界等数值模拟的相关技术。针对介质吸收,比较了数值模拟中有无阻尼的时间记录和波场快照,对隧道地震预报来说,将阻尼系数设定为0是一种合理的假设;比较了实例中不同网格长度与频散的关系,当网格长度小于波长的1/π倍时,才能消除频散;通过由波方程的推导,引入了黏弹性边界条件,通过实例计算证明它可以有效地吸收边界反射;最后对隧道地震预报进行了实例计算,算例表明采用ANSYS软件可以有效地模拟隧道复杂地质条件下全波场的激发传播过程。 相似文献
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地震波法隧道超前预报受其施工条件的限制,具有调查对象与测线近似垂直的施工特点,构建该种条件下的偏移成像方法对于准确预报隧道开挖面前方的不良地质体是十分重要的.为了充分利用地震波场信息,采用三分量传感器进行地震波法隧道超前探测的地震数据采集,经过滤波、能量补偿、波场分离等处理步骤后,利用Kirchhoff积分深度偏移技术对P、SH、SV三个分量的地震数据进行计算成像,对隧道开挖面前方的地质构造等反射目标体在空间域成像,从而达到超前预报的目的.通过模型分析及工程实验表明,Kirchhoff深度偏移技术在隧道超 相似文献
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基于一阶速度—应力弹性波波动方程,利用傅里叶变换将空间导数变换到频率域求解,对介质波场进行正演模拟。本文结合实际勘探中可能存在的地质问题,设计了多种地质模型,包括背斜模型、向斜模型、透镜体模型和断层--侵入体模型等,进行了伪谱法地震波场正演模拟、合成地震记录的实现,并分析了其波场动力学变化特征。结果表明,应用伪谱法对复杂模型的模拟有较高的精度和可靠性,可直接用于辅助地震野外工作设计、反演解释和资料解释等工作。 相似文献
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近地表隐伏断层直接影响工程安全施工。通过构建浅覆盖层下方陡立界面断层数值模型,分析近地表隐伏断层地震波场的传播与转换规律。通过工程实测数据验证了数值模拟波场响应特征的可靠性,并利用初至波走时层析成像技术对地下介质波速进行成像。研究结果表明：(1)初至波转换形成的断点绕射波具有1频率升高、速度突变的特点,可清晰指示测区内断裂带的存在,可作为现场数据采集时断层的直观反映;(2)工程实测中通过原始波形到时、频率信息可初步判断断层的存在,基于射线追踪的初至波层析成像结果与后期钻孔揭露情况基本吻合,说明初至波层析成像在浅层地震勘探中的实用性;(3)接收测线排列内布设震源的方式,两侧震源延拓距离短,无需额外为震源激发提供场地,在工程施工中具有经济、快速、高效的特点,可作为野外复杂地表条件地下浅层结构探测的有效观测系统使用。 相似文献
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以折射波法及反射波法介绍了地震勘探技术在石柱槽隧道及大桠隧道探测断裂破碎带、断层中的应用情况，包括观测系统、处理方法及解释依据。结果表明地震技术在隧道工程勘查中具有良好的应用效果。实例说明，在隧道工程勘探中，因地震波能量衰减较快，除了选择合适的地震勘探方法、观测系统及工作参数外，还应特别注意选择较小的偏移距及道距。 相似文献
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南海北部深水区白云凹陷海底地质构造复杂、速度变化剧烈,各向异性现象普遍存在,多次波极为发育,地震成像难度大。为了更好地提高该深水区地震资料的成像质量,笔者引入了基于各向异性介质的叠前地震资料处理技术,并将其应用到深水白云6-1工区。该技术系列主要由三维广义多次波衰减、各向异性速度分析和偏移成像等技术组成。深水资料应用结果表明：GSMP建立的多次波模型,能有效地压制多次波,使剖面更显著;基于各向异性的高密度速度分析可以更好地描述地质信息;剖面的断层能量在基于各向异性叠前时间偏移处理后得到聚焦,最终该技术系列提高了地震资料的成像质量。 相似文献
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基于重大工程前期区域工程地质勘查的需要,在华北平原北部XY地区进行了一次高分辨率P波三维地震和S波二维地震描述、刻画地下活断层的试验研究,取得了本地区浅、中、深不同深度的地震成果。其中F1断层是该区一条重要控制断层,其重、磁、电资料虽有微弱显示,但位置不准确,难以对其活动性进行评价。经过本次综合勘探后,落实了该断层的存在,并发现该断层在工区范围内的中部分裂成F1-1及F1两条断层,F1-1、F1断层在平面上呈北东向“Y”字型展布,断距在纵、横向都呈现显著的分段特征,其断距最小90m,最大可达300m。该次勘探所获纵波反射主频达120～150Hz,活动断层地震成象十分清楚。可见高分辨率三维地震与超浅层横波反射地震相结合,可有效评价活动断层,为防震减灾工程研究提供可靠信息。 相似文献
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矿山工程地质中往往存在断层和采空区,微震信号传播经过断层和采空区时,其传播规律必然会发生改变,因此研究特殊地质结构微震信号传播规律具有重要意义。基于惠更斯原理,考虑不同层状岩体中微震波传播速度不同,建立了非均匀介质条件下微震波的波面方程,进而获得波面半径与入射角之间的关系。结合室内相似材料模型实验,验证了波面方程的适用性,同时总结了断层、采空区对微震信号传播的影响特征。研究结果表明：微震信号穿过断层的用时更长,断层的存在导致信号的能量（最大振速）发生较大幅度的衰减;微震信号穿过断层后会以原来的速度继续传播,信号能量的衰减并不会使微震信号的传播速度发生衰减;微震波穿过断层时的入射角越大,穿过断层的用时越长,信号的能量衰减越多;采空区的存在导致微震信号的传播速度发生衰减,震源与监测点之间的距离越近,采空区对微震信号相对传播速度的影响越大。 相似文献
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Strong earthquakes and faults have significant effect on the stability capability of underground tunnel structures. This study used a 3-Dimensional Discrete Element model and the real records of ground motion in the Wenchuan earthquake to investigate the dynamic response of tunnel-fault system. The typical tunnel-fault system was composed of one planned railway tunnel and one seismically active fault. The discrete numerical model was prudentially calibrated by means of the comparison between the field survey and numerical results of ground motion. It was then used to examine the detailed quantitative information on the dynamic response characteristics of tunnel-fault system, including stress distribution, strain, vibration velocity and tunnel failure process. The intensive tunnel-fault interaction during seismic loading induces the dramatic stress redistribution and stress concentration in the intersection of tunnel and fault. The tunnel-fault system behavior is characterized by the complicated nonlinear dynamic failure process in response to a real strong seismic event. It can be qualitatively divided into 5 main stages in terms of its stress, strain and rupturing behaviors: (1) strain localization, (2) rupture initiation, (3) rupture acceleration, (4) spontaneous rupture growth and (5) stabilization. This study provides the insight into the further stability estimation of underground tunnel structures under the combined effect of strong earthquakes and faults. 相似文献
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利用反射地震剖面处理过程中获取的叠加速度得到庐枞（庐江-枞阳）矿集区地壳浅部的速度结构剖面,为研究庐枞矿集区近地表-上地壳的结构提供了新依据。地震剖面综合研究表明：郯庐断裂、罗河-缺口断裂、长江断裂是庐枞地区的3条重要的断裂,断裂深部均表现为低速异常。罗河-缺口断裂、长江断裂的发育深度和规模均不及郯庐断裂。火山岩出露地区表现为地震波速高和反射波组凌乱的特征;新生代沉积地层则表现为波速低和反射波组连续的地球物理特征。罗河矿区位于强、弱反射转换区,同时也是低、高速体的转换区。 相似文献
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利用反射地震剖面处理过程中获取的叠加速度得到庐枞(庐江-枞阳)矿集区地壳浅部的速度结构剖面,为研究庐枞矿集区近地表-上地壳的结构提供了新依据。地震剖面综合研究表明:郯庐断裂、罗河-缺口断裂、长江断裂是庐枞地区的3条重要的断裂,断裂深部均表现为低速异常。罗河-缺口断裂、长江断裂的发育深度和规模均不及郯庐断裂。火山岩出露地区表现为地震波速高和反射波组凌乱的特征;新生代沉积地层则表现为波速低和反射波组连续的地球物理特征。罗河矿区位于强、弱反射转换区,同时也是低、高速体的转换区。 相似文献
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数次大地震震害调查表明,隧道穿越断层处是受地震破坏较为严重的区域。为此,基于地震动能量的传播与释放特征,建立了一种穿越断层隧道结构抗减震的设计理念,并提出了一种穿越断层隧道节段接头形式。以跨断层龙溪隧道为依托,采用振动台模型试验研究了单一错动方式与断层错动-震动综合加载方式下带有接头的衬砌结构响应。研究结果证明：强震作用下,地震波对穿越断层隧道的影响是不可忽略的,断层错动-震动综合加载方式是合理的;新型接头能够自身适应性变形协调减轻隧道结构震害,节段间接头的设置改变了隧道的变形形态,提高隧道整体抗震能力;同时减小了衬砌的环向破坏,消弱了节段间地震力的传递,实现了衬砌震害的局部化。由于接头的设置,上盘隧道结构震害集中在距断层1.8倍洞径的范围内,下盘处隧道衬砌震害集中在距断层1.2倍洞径范围内;上盘的衬砌震害主要是由错动-震动联合作用造成的,而下盘衬砌震害主要受地震动的影响。 相似文献