隧道工程超前地質(zhì)預(yù)報TSP法的三維數(shù)值模擬及激發(fā)方式改進研究.pdf

1、隧道作為建筑于地下的隱蔽工程，因其施工過程中常遇到斷層、破碎帶、溶洞等不良地質(zhì)體而導(dǎo)致塌方、涌水、巖爆冒頂?shù)鹊刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生，為盡可能避免這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生所造成人員、設(shè)備傷害損壞，成本增加，工期延誤，這就需對隧道掌子面前方的地質(zhì)情況進行超前預(yù)報，以保證隧道安全施工、順利施工。基于回聲測量原理的TSP方法是隧道工程超前地質(zhì)預(yù)報中的一種常用方法，因具有預(yù)報距離長、預(yù)報準確率高、適用范圍廣、測量速度快等優(yōu)點而備受關(guān)注。
　　 由于TSP法

2、系統(tǒng)的震源是通過在炮孔中放置炸藥來激發(fā)地震波，在實際操作過程會受到較多干擾波影響，妨礙有效波追蹤和識別，故本文特提出采用可控震源作為激發(fā)源，因可控震源為非破壞性震源，出力的方向性較為明確，減弱了其它方向的能量（主要為干擾方向的能量），相應(yīng)地提高了有效波追蹤和識別，尤其是在人口和建筑物稠密等不允許使用炸藥震源的地區(qū)使用，同時可以滿足不同地質(zhì)構(gòu)造對信號的要求，從而便于解釋掌子面前方復(fù)雜的圍巖構(gòu)造。
　　 本文根據(jù)彈性波傳播理論，結(jié)合

3、TSP法的工作原理，采用ANSYS/LSDYNA軟件建立三維隧道TSP模型來進行動力有限元模擬。通過在掌子面前方設(shè)定與掌子面形成不同夾角的破碎帶和無水干溶洞體兩類不良地質(zhì)體，分別計算傳統(tǒng)的爆炸荷載和掌子面處的脈沖荷載做為激發(fā)源的TSP波場，得到了單道位移記錄和加速度剖面波形記錄，通過波傳播的運動學(xué)和動力學(xué)原理分析了初至波與有效波的波形特征及其相互關(guān)系，驗證了計算模型的正確性，獲得了一些關(guān)于波形特性方面新認識并比較分析各自的波傳播特點，初