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超前地质预报中，地震波速度信息是预报隧道前方地质危害的重要载体或评价指标.速度模型不仅影响偏移成像效果，还影响着预报解释的可靠性.由于超前预报观测系统和探测方向是同向的，传统基于拉平同相轴的速度分析方法不适用于此.本文提出椭球定位速度分析方法，依据超前预报观测系统特点，结合三分量数据方向约束，来确定地层射线平均速度，可准确反演空间速度模型.建立典型破碎带地质模型，通过波场快照与地震数据对比分析，表明正演结果的准确性.通过对模型正演数据和工程实例数据的速度分析，研究结果表明，椭球定位速度分析方法在超前预报中，能获得掌子面前方准确的速度分布，利用速度和波速比信息判定异常体破碎程度、含水性、岩性变化，并提高了预测准确性. 相似文献
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TSP 203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用 总被引：26，自引：8，他引：26
TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的。该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化。采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模，并可算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量。本文是TSP203系统在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用实例。 相似文献
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针对地下工程领域隧道超前预报地震波波场传播与成像中存在的问题,通过数值模拟,构建二维含低速异常的隧道介质模型,研究隧道弹性波场传播规律和异常体边界成像准确性.首先,利用一阶速度-应力波动方程和高阶交错网格有限差分计算方法,导出隧道超前预报数值模拟的稳定性条件和边界条件,对上述隧道模型进行数值模拟,识别波场特征;其次,利用叠前逆时偏移成像方法,对压制噪音干扰后的波场在互相关成像条件下,对隧道模型中的异常体边界进行逆时偏移成像.研究结果表明：采用高阶交错网格有限差分正演获得异常体边界清晰的反射波和角点产生的散射波;逆时偏移算法获得隧道内异常体准确成像结果,从而大大提高隧道超前预报的分辨率与准确性;靠近掌子面单一震源、多道接收观测系统对异常体成像效果最佳,为隧道内高效数据采集提供理论依据. 相似文献
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海水面的虚反射(鬼波)引起海上拖缆采集数据陷波,导致地震记录频带变窄,而近年发展的变深度缆采集技术,具有多样的陷波特征,通过专门的去虚反射处理方法可获得宽频数据.本文基于已有研究成果,将最小二乘反演迭代压制虚反射算法应用于某海上变深度缆宽频处理.基于频率波数域镜像记录生成方法获得镜像炮集记录,并采用最小二乘解从变深度缆原始和镜像炮集记录中提取上行波.针对镜像炮集记录生成受初始速度模型精度的影响,使得某深度缆接收的上行波和下行波之间的实际延迟时间存在误差,采用最小二乘反演迭代算法最优化计算下行波与上行波之间的平均延迟时间和上行波记录,并采用时空数据窗口滑动克服延迟时间随炮检距和目的层深度变化问题.合成数据及某海上实际变深度缆数据处理测试结果表明,该方法能较好地压制变深度缆由海水面产生的虚反射,能达到拓宽地震记录频带目的. 相似文献
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超前地质预报关系到隧道施工的安全和进度。实践表明,采用基于人工地震反射法的TSP203超前预报系统(以下简称TSP203系统),并结合其它探测手段的综合预报方案能较好的实现超前地质预报,并可兼顾隧道施工特点和成本。文中介绍了TSP203系统的基本工作原理,并通过该系统在大瑶山铁路隧道的应用实例,说明该系统在复杂地质条件下的具体应用情况。结合多年现场实际操作经验着重分析了预报误差产生的主要原因:客观上由于岩性和构造面本身的复杂性以及TSP203系统的局限性,该系统探测与隧道轴向大角度相交的近平面状的结构面较适合,小角度或者平行结构面则不适合,探测溶洞和地下水有较大难度;主观上与操作人员的运用水平密切相关。提出了提高数据采集精度以及结合实际地质情况和其它物探方法提高对反射体解释能力的建议 相似文献
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τ-p变换在隧道反射地震超前预报波场分离中应用的数值模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
本文基于二维有限元数值方法,模拟了复杂条件下隧道内的地震全波波场,分析了隧道地震超前预报中的反射记录中的多方向和多波反射波特征,证实了分离前方有效反射波和其它方向的干扰反射波,以及有效反射波的P波、S波分离在预报准确性中的重要性.基于多个数值模型,研究了τ-p变换进行波场分离的有效性和影响因素.研究结果表明:在隧道前方反射层倾向与隧道轴线交角变化较大范围内(90°～45°),τ-p变换都可以有效的分离多方向和多波反射事件,提取主要来自掌子面前方的有效反射波剖面.来自隧道项、底的缓倾界面的具有双曲时距曲线特征的干扰波和S波的高视速度会对P波的波场分离产生较大干扰;而由于S波的低速和强能量特征,其波场分离受具有双曲时距曲线特征的干扰波的视速度影响较小,且不受P波的影响. 相似文献
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逆时偏移成像(RTM)常用来处理复杂速度模型,包括陡倾角及横向速度变化剧烈的模型.与常规偏移成像方法(如Kirchhoff偏移)相比,逆时偏移成像能提供更好的偏移成像结果,近些年逆时偏移成像越来越广泛地应用到勘探地震中,它逐渐成为石油地震勘探中的一种行业标准.电磁波和弹性波在动力学和运动学上存在相似性,故本文开发了基于麦克斯韦方程组的电磁波逆时偏移成像算法,并将其应用到探地雷达数据处理中.时间域有限差分(FDTD)用于模拟电磁波正向和逆向传播过程,互相关成像条件用于获得最终偏移结果.逆时偏移成像算法中,偏移成像结果受初始模型影响较大,而其中决定电磁波传播速度的介电常数的影响尤为重要.本文基于时间域全波形反演(FWI)算法反演获得了更为精确的地下介电常数模型,并将其反演结果作为逆时偏移成像的初始介电常数模型.为了验证此算法的有效性,首先构建了一个复杂地质结构模型,合成了共偏移距及共炮点探地雷达数据,分别应用常规Kirchhoff偏移算法及逆时偏移成像算法进行偏移处理,成像结果显示由逆时偏移成像算法得到的偏移结果与实际模型具有较高的一致性;此外本文在室内沙槽中进行了相关的物理模拟实验,采集了共偏移距及共炮点探地雷达数据,分别应用Kirchhoff和叠前逆时偏移成像算法进行处理,结果表明叠前逆时偏移成像在实际应用中能获得更好的成像效果. 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(2)
为进一步准确预测隧道V型浅埋段的地质情况,防止塌方、冒顶等事故的发生。需要对其掌子面进行超前地质预报.在隧道V型浅埋段超前地质预报中,首先对其地质模型进行分类,分析不同地质模型中能量的吸收、衰减规律,以及反射、透射等弹性波的传播规律;然后再对实际采集的TSP数据进行分析处理。提取主要强能量的反射界面,通过对该界面位置及属性的分析,定性确定其地质类型;最后结合TSP反演成果中的重要参数,对其地质情况进行详细的分析.该超前地质预报方法在拉日铁路桌隧道V型浅埋段的应用中,其预测边界与实际开挖误差仅3 m.该分析思路值得在今后的超前地质预报工作中进一步的推广和更深入的研究. 相似文献
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国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中，目前应用的负视速度法，水平剖面法，TSP、TGP等技术，由于观测方式和资料处理方法比较简单，不能准确确定掌子面前方围岩的波速，从而致使地质界面定位不准确，围岩工程类别划分缺乏依据，亟待改进.TRT与TST技术采用空间观测方式和偏移成像方法，技术比较先进，能解决了掌子面前方围岩速度结构可靠分析的问题，实现了隧道围岩地质结构的精确成像，适合复杂地质条件下的地质超前预报应用.目前的超前预报过于依赖地震方法，实际上地震方法对于解决构造问题比较有效，解决含水性问题不如电磁方法，高密度电法和瞬变电磁方法在超前预报领域会有广阔的应用前景.实际预报工作中要取得好的预报结果，必须提倡综合方法，提倡地质分析与工程物探相结合，地震方法与地磁方法相结合，共同解决不良地质构造、含水构造、含瓦斯气构造的超前预报问题. 相似文献
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We present a new method for the prediction of the discontinuities and lithological variations ahead of the tunnel face. The automatic procedure is applied to data collected by seismic reflection surveys, with the sources and sensors located along the tunnel. The method allows: i) to estimate an average value of the wave velocity; ii) to detect the discontinuities for each source point; and iii) to analyze and plot the number of superposing estimates for each node of the domain. The final result can be interpreted as the probability to detect a discontinuity at a certain distance from the tunnel face. The method automatically estimates the peaks in the seismograms that can be related to a reflection. On the base of this process, the method only requires the source–receiver geometry and the data acquisition parameters. The procedure has been tested on synthetic and real data coming from a seismic survey on a tunnel under construction. The results indicate that the method runs very fast and it is reliable in the identification of lithological changes and discontinuities, up to more than 100 m ahead of the tunnel face. 相似文献
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对煤巷小构造地震波场进行了数值模拟研究,分析了层状煤层中地震波的传播特征.研究表明:(1)在煤巷迎头前方煤层内以纵波震源激发的Rayleigh型槽波相对于体波能量较强,波列较长,波速较低.(2)沿煤层传播的Rayleigh型槽波在小构造面上产生Rayleigh型槽波反射波,反射Rayleigh型槽波垂直分量相对于水平分量能量较强.沿煤层反向传播的反射Rayleigh型槽波在煤巷迎头面上转换为沿煤巷底板传播的Rayleigh面波.沿煤巷底板可以接收到能量较强的反射Rayleigh型槽波产生的Rayleigh面波,其可以作为超前探测小构造面的特征波.在地震记录上反射Rayleigh型槽波产生的Rayleigh面波波至最迟,在时间域与其他波列时间间隔较大,其垂直分量能量相对于水平分量较强,在地震记录上容易识别.(3)在相同的地质条件下应用反射地震超前探测方法,标志煤巷迎头前方存在小构造面的反射地震波能量较弱,受煤巷顶、底板界面和采煤迎头面的强反射波干扰,在地震记录中难以识别. 相似文献
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Traditional least-squares reverse time migration (LSRTM) often aims to improve the quality of seismic imaging, such as removing the acquisition footprint, suppressing migration artifacts and enhancing resolution. In this paper, we find that the conventional reflectivity defined in the LSRTM is related to the normal-incident reflection coefficient and the background velocity. Compared with the defined reflectivity, our inverted result is relatively “true”. With reflected data, LSRTM is mainly sensitive to impedance perturbations. According to an approximate relationship between them, we reformulate the perturbation related system into a reflection-coefficient related one. Then, we seek the inverted image through linearized iteration. Moreover, with the assumption that the density varies more gradually than the migration velocity, only the knowledge of the latter is required, although the reflected waves are produced at impedance discontinuities. We test our method using the 2D Marmousi synthetic dataset. 相似文献
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We propose a combined migration velocity analysis and imaging method based on Kirchhoff integral migration and reverse time
migration, using the residual curvature analysis and layer stripping strategy to build the velocity model. This method improves
the image resolution of Kirchhoff integral migration and reduces the computations of the reverse time migration. It combines
the advantages of efficiency and accuracy of the two migration methods. Its application in tunnel seismic prediction shows
good results. Numerical experiments show that the imaging results of reverse time migration are better than the imaging results
of Kirchhoff integral migration in many aspects of tunnel prediction. Field data show that this method has efficient computations
and can establish a reasonable velocity model and a high quality imaging section. Combination with geological information
can make an accurate prediction of the front of the tunnel geological structure. 相似文献
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探讨了井巷隧道工程反射波法超前地质预报成像问题.从一阶速度－应力弹性波方程出发,推导了二维各向同性介质情况下弹性波逆时传播的高阶差分格式,实现了弹性波在数值空间中的逆时延拓.构建反射波法隧道超前探测中的断层、软弱夹层等介质模型,以反射波探测的正演记录作为初始条件,并从程函方程出发,采用逆时差分格式求取介质模型网格空间中各点的直达波旅行时作为弹性波逆时偏移的成像条件,实现多波多分量资料的逆时偏移.偏移结果表明,逆时偏移能够使隧道壁接收到的波场准确归位,提高隧道反射波超前探测的资料处理的精度. 相似文献
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随掘地震超前探测震源具有连续、非可控的特点,需要使用互相关技术将连续震源记录转换为等效脉冲震源记录以获取有效反射信号。但随掘地震超前探测信号往往包含一些能量较强且频带较窄的优势频率成分,使得互相关处理会引入较严重的干扰。为此,本文提出将基于变分模态分解（VMD）的希尔伯特谱白化方法应用于随掘地震超前探测信号。该方法首先利用VMD将地震信号分解为若干个本征模态函数（IMF）,再对各IMF应用希尔伯特变换进行时频分解,最后使用白化滤波器对其希尔伯特谱进行谱白化。数值模拟结果表明基于VMD的希尔伯特谱白化方法能够在保持各道信号一致性的同时均衡信号的不同频率成分,有效压制互相关结果中的虚假同相轴,加快主峰旁瓣衰减。将本文方法应用于安徽淮北杨庄煤矿某巷道实际数据,成功探测了掌子面前方存在的断层构造,表明该方法具有较好的实用性。 相似文献