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

1、隧道工程是一項高風(fēng)險的隱蔽工程，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，故在施工期對掌子面前方的不良地質(zhì)體進行預(yù)測、預(yù)報就顯得尤為重要。
　　 但目前國內(nèi)在隧道超前預(yù)報中總體水平還處于發(fā)展之中，預(yù)報的準確性和可靠性還有待提高，需要進一步改進和完善。實際方法應(yīng)用中，地震反射波法在隧道超前預(yù)報使用較為廣泛，占有較大比重，且地震波場異常復(fù)雜且相

2、互疊加，難以有效的識別和分離，因此本文對隧道地震反射波法從理論上進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)雜地震波場特征，總結(jié)出了地震波在隧道中的傳播規(guī)律，對地震反射法的實際應(yīng)用提供一定的理論指導(dǎo)。
　　 本論文首先簡要介紹了目前國內(nèi)外隧道超前預(yù)報和地震波數(shù)值模擬研究的現(xiàn)狀以及各種預(yù)報方法及其原理和各自的優(yōu)缺點。其次對地震

3、波的理論基礎(chǔ)和有限元方法基礎(chǔ)做了簡單的介紹。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)體時地震波場的傳播規(guī)律，獲取了相應(yīng)模型不同時刻的波場快照和地震合成記錄，總結(jié)了隧道地震波場的傳播規(guī)律，加深對隧道波場的認識，為隧道反射波探測的反演解釋提供理論指導(dǎo)。同時討論了關(guān)于地震波分辨率的問題，通過多種不同尺寸的模型，驗證了關(guān)于地震波水平分辨率和縱向分辨率的