隧道前方不良地質(zhì)體復(fù)雜地震波場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隧道工程是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的隱蔽工程，地質(zhì)災(zāi)害常常伴隨著隧道的施工發(fā)生，隧道前方的不良地質(zhì)體(如斷層、軟弱破碎帶、節(jié)理密集帶、巖溶、瓦斯、地下水等)常常引發(fā)各種安全事故，故在施工期對(duì)掌子面前方的不良地質(zhì)體進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)就顯得尤為重要。
　　 但目前國(guó)內(nèi)在隧道超前預(yù)報(bào)中總體水平還處于發(fā)展之中，預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性還有待提高，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。實(shí)際方法應(yīng)用中，地震反射波法在隧道超前預(yù)報(bào)使用較為廣泛，占有較大比重，且地震波場(chǎng)異常復(fù)雜且相

2、互疊加，難以有效的識(shí)別和分離，因此本文對(duì)隧道地震反射波法從理論上進(jìn)行了初步的研究和探討。使用多種可視化軟件編制了適用于各種不良地質(zhì)體(斷層破碎帶、軟弱夾層和巖溶)的隧道波場(chǎng)正演模擬程序，模擬了隧道前方不良地質(zhì)體的復(fù)雜地震波場(chǎng)特征，總結(jié)出了地震波在隧道中的傳播規(guī)律，對(duì)地震反射法的實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論指導(dǎo)。
　　 本論文首先簡(jiǎn)要介紹了目前國(guó)內(nèi)外隧道超前預(yù)報(bào)和地震波數(shù)值模擬研究的現(xiàn)狀以及各種預(yù)報(bào)方法及其原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。其次對(duì)地震

3、波的理論基礎(chǔ)和有限元方法基礎(chǔ)做了簡(jiǎn)單的介紹。第三部分采用雷克子波模擬震源，討論了二維加載方式震源在炮檢互換情況下地震波場(chǎng)的區(qū)別。第四部分模擬了隧道前方存在斷層和巖溶等典型不良地質(zhì)體時(shí)地震波場(chǎng)的傳播規(guī)律，獲取了相應(yīng)模型不同時(shí)刻的波場(chǎng)快照和地震合成記錄，總結(jié)了隧道地震波場(chǎng)的傳播規(guī)律，加深對(duì)隧道波場(chǎng)的認(rèn)識(shí)，為隧道反射波探測(cè)的反演解釋提供理論指導(dǎo)。同時(shí)討論了關(guān)于地震波分辨率的問(wèn)題，通過(guò)多種不同尺寸的模型，驗(yàn)證了關(guān)于地震波水平分辨率和縱向分辨率的