基于Brune模型岩石破裂近场辐射能评估及工程应用

发布时间：2020-11-10 03:43

　　在矿山、水电站等地质灾害的评估中,辐射能是极其重要的一个震源参数,是灾害等级判别的一个重要指标。工程微震岩石破裂辐射能的计算需要考虑微震波在传播过程中的几何扩散、非弹性衰减和能量补偿,并选取适合的震源谱模型,而地震和微震常用计算辐射能的Andrews方法未考虑非弹性衰减和能量补偿,并且转角频率和低频幅值是辐射能计算的关键,这两个震源参数由震源谱拟合得出,而工程微震震源谱模型是否符合地震震源谱模型(即Brune模型),还需进一步研究。鉴于此,本文以地震学理论知识为基础,以工程微震监测数据为根据,首先提出了一种适用于微震监测的震源谱计算方法,主要考虑了几何扩散和非弹性衰减系数;其次,改进震源谱参数拟合目标函数,确定工程微震近场震源谱模型,拟合震源谱获得合理的转角频率和低频幅值;最后,提出工程微震近场辐射能的计算方法,考虑了能量补偿,并应用到实际工程微震辐射能的评估。通过上述工作,本文主要取得以下研究成果:(1)本文提出的工程微震监测的震源谱计算,忽略场地效应,主要考虑几何扩散和非弹性衰减效应,而仪器响应需要预先测定仪器的传递函数,对上述因素进行消除后,即可获得较为合理的震源谱。(2)对震源谱进行优化时,将相关系数阀值R_0设为0.8较为合理,剔除不良传感器位移谱后,震源谱曲线较为集中。(3)采用多传感器多震源联合反演方法分析了两个工程的非弹性衰减系数,白鹤滩水电站的Q_0较大,介质均匀程度较高,衰减较慢,阿舍勒铜矿Q_0较小,介质较不均匀,衰减程度较高。(4)对位移谱拟合目标函数进行改进后,拟合效果得到一定程度的优化。通过对阿舍勒铜矿和白鹤滩水电站两个工程的岩石破裂事件分析,采用传统目标函数拟合计算的能量E值比lg目标函数偏大1倍左右。对目标函数改进后,降低了对能量的过高估计,减少工程上灾害等级的误判。(5)阿舍勒铜矿和白鹤滩水电站岩石破裂事件震源谱均适合ω~(-3)模型。与ω~(-2)模型相比,ω~(-3)模型拟合获得的转角频率f_0较大,而低频幅值Ω_0较小,能量值亦较大。(6)提出岩石破裂事件近场辐射能的计算方法,对两个工程进行能量评估分析表明:未考虑衰减系数计算获得的岩石破裂辐射能E与考虑衰减系数相比,将大大偏小;未考虑能量补偿岩石破裂辐射能E,偏小程度随着转角频率的增加而增加。本文基于Andrews方法提出的工程微震近场辐射能计算方法对工程微震能量计算有较好地评估,对工程岩爆等灾害等级的确定提供较为合理的定量指标。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU45
【部分图文】：

曲线,位移谱,模型理论,震源谱

）为： 010=[1 ( ) ]th nO ff f 低频幅值；f0为转角频率；n 为双对数图中的。）根据断层的位错理论，对震源谱模型作了相关振幅以 ω-2衰减，提出了 ω-2的震源谱模型，即rune 提出的频谱模型： 020=1 ( )thO ff f 1972）认为震源谱为 ω-3模型，即 n=3、γ=1： 030=1 ( )thO ff f 论位移谱曲线如图 2-1，f0=200Hz，Ω0=3×10

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