研制地震勘探用机械冲击震源装置

发布时间：2017-11-02 22:16

  本文关键词：研制地震勘探用机械冲击震源装置

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【摘要】：地震勘探是获得城市建设工程地质信息第一手资料的唯一途径,人工震源是勘探信号的源泉。浅层是指勘探从地表至500米深度范围的地层,这正是影响城市建设工程的地层区域。勘探过程中,利用人工地震对地面施加冲击力,地面受到冲击后产生地震波,分析地震波在地层介质传播的信息资料来了解工程地质情况。地震勘探为寻找油气和矿产资源,探测地质情况,以及工程建设(修筑地铁、公路桥梁以及高层建筑)领域提供重要依据。如今,城市建设正在深刻地影响国家经济和民生,以轨道交通为例,地铁成为解决大城市拥堵的首选,高铁使得城市间的交通变得便捷。轨道路线、楼宇选址等建设方案的确定和实施都依靠实时而准确的地质信息,来规避地下的断裂地带、复杂岩石、水域等复杂地层,保证城市建设有序推进。探索适合于工程地震勘探的人工震源是目前该领域研究的前沿课题。地震勘探中,利用人工震源对地面施加冲击力,进而产生地震波,检波器采集有关地层的地震信号,计算机分析接收到的地震数据资料,来了解地层结构分布状况。如今,炸药、可控震源、与大锤作为人工震源广泛应用在地震勘探中。炸药震源的爆炸冲击能力强,形成的波形效果好;然而,在人口密集区,炸药震源存在安全系数低和污染环境的问题。可控震源的振动频率可以控制,其结构复杂、整体庞大、价格昂贵,不能在浅层勘探领域普及;大锤虽然携带方便、价格低,然而产生的冲击能量弱,穿透深度达不到现在浅层勘探工作的需求,并且劳动强度大。因此,本文设计了一种适用于地震勘探的轻便式机械冲击震源装置,包含了五个系统:驱动系统、传动系统、冲击系统、离合系统以及辅助系统。实现了三个设计要求:(1)具有足够的冲击力保证接收端信号的可信度;(2)利用简单可靠的系统设计让操作便捷有效;(3)通过冲击系统实现装置的安全和无污染。并且符合两个验证标准:(1)足够的冲击力在传递过程中对系统部件施加的载荷大,结合了有限元软件,分析关键零部件符合选用材料许可。(2)现场验证震源满足了浅层工程勘探对深度的要求。
【关键词】：地震勘探 机械冲击震源 有限元分析 现场验证
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.437
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题背景11
• 1.2 勘探方法及仪器11-13
• 1.3 地震勘探震源发展现状13-16
• 1.3.1 炸药震源13-14
• 1.3.2 可控震源14
• 1.3.3 人工大锤14-15
• 1.3.4 对比论证15-16
• 1.4 选题依据16
• 1.5 研究目的、内容及思路16-18
• 第2章 地震勘探仪整体的架构18-25
• 2.1 地震勘探原理18
• 2.2 折射波法和反射波法18-20
• 2.3 地震勘探仪整体的架构20-23
• 2.3.1 人工震源20-21
• 2.3.2 检波器21
• 2.3.3 地震仪21-22
• 2.3.4 总体架构22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 机械冲击震源装置系统设计25-36
• 3.1 系统化设计方案25-27
• 3.2 驱动系统设计27
• 3.3 冲击震源传动系统设计27-29
• 3.3.1 常见传动系统结构27-28
• 3.3.2 冲击震源装置齿轮齿条传动系统28-29
• 3.3.3 齿轮齿条传动系统的设计29
• 3.4 冲击震源冲击系统29-31
• 3.4.1 冲击震源冲击系统设计29-30
• 3.4.2 冲击系统的结构效果30-31
• 3.5 冲击震源离合系统设计31-33
• 3.6 冲击震源辅助系统设计33-34
• 3.7 机械冲击震源装置工作方式34-35
• 3.8 本章小结35-36
• 第4章 机械冲击震源装置系统有限元分析36-57
• 4.1 有限元分析的概述36-37
• 4.2 Hyperworks软件简介37-38
• 4.3 有限元模型的分析工作流程38-39
• 4.3.1 有限元分析步骤38
• 4.3.2 进行有限元建模时的注意事项38-39
• 4.4 震源系统的有限元分析39
• 4.5 动力与传动系统的有限元分析39-45
• 4.5.1 动力与传动系统零件分析39-40
• 4.5.2 动力与传动系统三维模型的导入与网格划分40-41
• 4.5.3 动力与传动系统的清理模型与定义边界条件41-42
• 4.5.4 动力与传动系统有限元分析与结果42-45
• 4.6 离合系统的有限元模型分析45-56
• 4.6.1 离合系统的零件分析45-46
• 4.6.2 离合块三维模型的导入与网格划分46-47
• 4.6.3 离合块的清理模型与定义边界条件47
• 4.6.4 离合块的有限元分析与结果47-51
• 4.6.5 离合座三维模型的导入与网格划分51-52
• 4.6.6 离合座的清理模型与定义边界条件52
• 4.6.7 离合座的有限元分析与结果52-56
• 4.7 本章小结56-57
• 第5章 现场验证57-66
• 5.1 现场采集区域图57-58
• 5.2 实验内容58
• 5.3 资料处理58-65
• 5.3.1 VISTA55软件介绍58-60
• 5.3.2 信号数据解释60-64
• 5.3.3 结果分析64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 个人简历73-74
• 在学期间科研成果74

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本文编号：1133417