基于柱坐标系的隧道空间全波场数值模拟与分析

不同于地面地震,隧道空间的特殊结构使得其波场十分复杂,基于实际隧道模型的全波场数值模拟是有效认识隧道空间内波场传播规律的重要手段。关于这方面的研究以往多是基于直角坐标系,而隧道作为类似空气柱的特殊地质模型,采用柱坐标系下的全波场数值模拟对认识隧道空间的波场特征更有意义。基于柱坐标系下的一阶弹性波速度-应力方程,推导任意偶数阶交错网格差分格式,设计了人工截断边界和隧道自由边界,对岩性分界面、断层破碎带、溶洞等隧道典型不良地质模型进行数值模拟与波场特征分析。研究结果表明:基于柱坐标系下的一阶弹性波速度-应力方程,采用交错网格有限差分算法结合FCT技术,可实现隧道空间全波场高精度数值模拟,波场特征符合波的运动学与动力学特征,为隧道空间复杂波场特征的认识和资料解译提供有效的依据。     

地震波交错网格高阶差分数值模拟研究

研究目的:地震波数值模拟技术是勘探地球物理学中的重要组成部分,研究通过弹性波一阶速度-应力方程,采用交错网格高阶有限差分法实现了地震波在各向同性介质中的高精度的数值模拟,并采用完全匹配层(PML)吸收边界来消除边界反射,可取得较好的效果。研究结论:通过模型的正演计算和复杂模型的处理结果表明,交错网格高阶有限差分法数值模拟是一种快速有效的地震波数值模拟方法。可用于为地震勘探选择采集参数,优化观测系统提供依据,以提高采集数据的质量,有效地解决铁路勘察过程中的地质问题。     

地震CT结合地震映像法综合物探应用研究

研究目的:在铁路勘察过程中,经常遇到诸如采空区等地质隐患。对于这类不规则的地质隐患,物探勘探是一种有效的勘探方法。本文以地震映像法和地震CT法综合应用为例,为充分发挥两种物探方法的优点并互相补充,在测区先开展地震映像法以快速确定采空区的粗略空间展布,再依据地震映像成果布置钻孔,开展地震CT工作,精细探查采空的空间展布。结合工程实例,探讨方法的有效性。研究结论:(1)地震映像法和地震CT法各有优缺点:地震映像法能够高效快捷地确定采空区的平面位置,深度范围误差较大;地震C T分辨率高、可靠性好、图像直观、但需要借助钻探孔才能开展;(2)充分发挥两种物探方法的优点,能够有的放矢,在减少钻孔数量的同时,提高勘探的精度;(3)将两种物探方法综合应用在采空区勘探中是合理的、可行的,对类似的物探工作具有一定的指导意义。     

基于横波的三维超前地质预报方法及应用

研究目的:针对现阶段隧道地震反射波法超前地质预报多以二维预报为主、准确率不高的问题,提出一种有效的三维地震反射波超前地质预报观测方式,在此基础上进行数据处理与成像的成套技术研究,通过数值模拟和物理实验对其进行可行性与可靠性验证,使其能有效地应用于隧道超前地质预报生产项目中。研究结论:(1)从弹性波基本理论出发,采用锤击震源,提出了基于横波的三维地震波超前地质预报观测系统,其相较于传统采用纵波预报的方法,分辨率更高,对水体更敏感;(2)实现了基于Kirchhoff积分的偏移成像方法,其利用能量叠加准则进行三维速度扫描,并采用快速行进法进行走时计算,不受观测系统的限制,计算效率高,不需要很精确的速度模型也能得到较精确的偏移成像结果;(3)实现了隧道三维地震波场有限差分数值模拟,并且建立不同倾角岩性分界面、不同厚度断层及不同直径溶洞等典型不良地质模型,分析并总结其三维成像特征;(4)通过物理模型以及应用案例验证,本文所述方法具有可行性与可靠性,可在隧道超前地质预报中推广应用。     

地震映像法在隧底岩溶探测中的效果分析

隧道隐伏岩溶在施工及后期运营中安全破坏性较大且隐蔽性较强,是不容忽视的地质灾害。通过分析总结地震映像方法在隧道隐伏岩溶探测中的外业数据采集、资料分析和整理、异常的地质解释等方面的经验,证明该方法在复杂铁路隧底岩溶探测中具有较好的可实施性和有效性。     

天然场面波在隧道勘察中的应用

介绍一种划分隧道土石界面的新方法—天然场面波法。以怀邵衡铁路拱桥铺隧道定测的一个天然场面波剖面为例,通过少量的钻孔资料,标定黏土层和下伏基岩的视横波速度值,据此划分土石界面及圈定断层位置。钻探验证表明,天然场面波视横波速度剖面能直观地显示岩层的纵、横向变化情况,提供基岩面的埋深和起伏等信息,为查找断层等其他不良地质体提供依据[1]。     

浅层地震反射与散射联合成像法在工程探测中的应用

浅层地震反射与散射联合成像法是以常规地震反射法为基础,处理软件增加散射波的数学模型,能同时提取反射波和散射波的信息,故可以更有效的分辨地质透镜体、岩溶等复杂的地质体情况。通过实例重点阐述了该方法的资料解释,并验证了该方法的有效性和实用性。     

水域浅层地震反射在跨海桥地质勘察中的应用

结合福建平潭跨海桥地质勘察实例,介绍水域浅层地震反射在查明基岩弱风化面、构造破碎带、风化深槽等不良地质的应用,经钻孔地质资料验证,水域浅层地震反射具有解释精度高,采集速率快等优点,在实际工程勘察应用中,起到较好的指导性作用。     

浅层地震反射波法勘探在地裂缝勘察中的应用

研究目的:西安地裂缝是一种地区性的灾害地质现象,已对西安城市建设构成危害。为了查明西安市地铁6号线沿线地裂缝的分布及其与线路的关系,从而为确定地铁6号线走向、车站位置、敷设方式及工法等提供地裂缝基础资料。三类地裂缝场地勘察难度大,目前还没有成熟的经验。为了地裂缝钻探具有针对性,减少钻探量,从而提高勘察质量,加快勘察进度,沿线路布设人工地震勘探,以便从深部确定地裂缝,为地面地裂缝钻探提供指导性依据。研究结论:(1)本文针对三类地裂缝场地的复杂性,先采用18 t的震源车进行人工浅层地震反射波法勘探,然后在地震异常处进行钻探验证,查出地裂缝;(2)地震勘探试验表明,物性差异明显,所解译的地裂缝位置与钻探结果吻合较好,是有效可信的手段之一;(3)在城市道路环境下使用大吨位的震源车,抗干扰效果好,勘探精度、深度均达到了预期要求,可以在地裂缝勘察中推广运用;(4)本研究成果对隐伏断裂勘察也具有示范和指导意义。     

海口东海岸人工岛浅层高分辨率地震反射勘探研究

以海口东海岸人工岛工程勘察为例,对高分辨率地震反射波法勘探的仪器要求、采集参数选择、资料处理、资料解释等方面进行介绍。该方法具有较高的勘探精度、较快的工作效率、较好的地层反映效果等特点,使其成为海上勘探的首选。