基于隧道环境的定向地震波形成理论及方法研究

发布时间：2024-12-18 21:43

　　随着我国经济飞速发展,在铁路公路交通、水利水电、能源矿山、市政工程以及其它领域需要修建大量隧道。隧道施工中经常遇到多种复杂地质条件和不良地质地段,涌水、岩爆、瓦斯突出、塌方等严重隧道地质灾害时有发生,轻则影响施工进度,重则引发重大工程事故,有时甚至会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节。采用隧道超前地质预报技术能够提前探明隧道掌子面前方存在不良地质体构造、位置,对于保证施工安全、灾害预防与控制极为重要。隧道超前预报技术兴起于20世纪70年代,其中隧道地震超前预报(Tunnel Seismic Prediction,TSP)能够利用地震反射波勘探方法获取前方不良地质体的岩性、位置和规模等信息,具有探测精度较高、探测距离相对较远的优点而备受工程界青睐。但是隧道复杂的围岩地质情况使得地震波场异常复杂,目前隧道地震波超前探测技术在工程应用中仍存在一些亟待解决的问题:(1)当前TSP技术探测距离为100～200 m,具体情况与地质条件和环境噪声干扰等有关,当前工程界需要更远距离的探测技术,进而提高工作效率;(2)TSP探测中,采集系统除了收到掌子面前方的反射信...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2.2变频地震波方向特性图

第2章针对隧道前方目标的定向地震波超前探测理论及方法式中，为相邻震源间的延时。由式(2.11)可知，第j道信号的能量在某个方向上得到了增强。根据式(2.11)，可以得到定向后的所有道信号，从而获得一个方向能量增强的定向地震波记录。2.2.2均匀介质条件的变频定向地....

图2.3地震波传播0.7s的水平分层速度模型及波场快照(a)水平地层结构速度模型(b)单震源波场快照(c)9元阵列的波场快照(τ=0ms)(d)9元阵列的τ=1.08ms的快照(e)9元阵列τ=2.16ms的快照(f)9元阵列τ=3.24ms的快照

第2章针对隧道前方目标的定向地震波超前探测理论及方法2.2.3水平层状地下介质结构中的定向地震波方向特性水平层状结构是相对简单的地质模型，它与隧道环境中的直立断层地质结构十分相似。在此，我们首先研究水平层状结构中的定向地震波，为后续隧道环境中定向地震波的研究做准备工作。

图 2.4 多目标地质结构中的定向地震波方向特性(a) 多目标速度模型 (b) 单震源主波束方向能量图(c) 9 元阵列τ = 0 ms 波束方向能量图 (d) 9 元阵列τ = 1ms 波束方向能量图(e) 低速目标方向能量对比 (f) 高速目标方向能量对比

图2.4多目标地质结构中的定向地震波方向特性(a)多目标速度模型(b)单震源主波束方向能量图元阵列τ=0ms波束方向能量图(d)9元阵列τ=1ms波束方向(e)低速目标方向能量对比(f)高速目标方向能量对比一部分，我们会定量分析多目标地质结构中....

图2.5起伏界面中定向地震波方向特性

可以清晰地看到第一层(RI)和第二层(RII)的反射信号，还有高速目标(T)的反射信号。图2.5(c)为添加强随机噪声的单震源的单炮记录，我们从中只能观测到RI(-0.7253dB，-0.1018dB)的反射信号，很难发现RII(-1.4597dB)和T(-1.0....

本文编号：4017161