学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

隧道超前预报地震波模拟研究

作　者: 冯雷
导　师: 王复明；王运生
学　校: 郑州大学
专　业: 岩土工程
关键词: 隧道超前预报地震波动力有限元模拟反射波形
分类号: P631.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 45次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来,随着公路、铁路等工程建设的飞速发展,我国的隧道工程已大量地出现。在隧道施工过程中,由于前方地质情况不明,常会因遇到地质灾害而发生工程事故。因此,超前预报工作在隧道工程中的地位和作用都十分重要。地震波反射法是目前应用最多的方法之一,在隧道工程实践中积累了很多成功的经验,但也存在着判别依赖经验,定位精度不能满足要求等一些问题。针对国内外地震波反射法研究现状,本文应用动力有限元分析软件,模拟地震波在隧道岩石体系中的传播和反射,对不同工况下的反射波形进行研究。文章主要研究内容和结论如下:(1)阐述地震波反射法超前预报的理论依据以及动力有限元方法的算法原理,为地震波数值模拟工作提供了可靠的理论基础和技术支持。(2)建立层状体系有限元模型,验证了利用动力有限元方法对地震波进行模拟的可行性,为下一步分析各种复杂工况提供了依据。(3)建立隧道三维有限元模型,在隧道不同位置设置接收点,研究不同观测方式对反射波形的影响,得出掌子面对反射波形的影响情况。(4)在掌子面前方设置不同远近、不同尺寸的不良地质体,对反射波形进行研究,在理论上初步得出了地震波法的有效探测距离和探测精度。(5)改变掌子面前方设置岩层的岩性参数,对反射波形进行研究,得到了密度、泊松比、弹性模量等岩性参数改变对反射波形的影响情况。本文应用动力有限元方法模拟地震波的传播、反射情况,通过分析各种不良地质体的正演结果,可以加深对地震波反射剖面的认识,积累根据地震波反射图像判别地质结构的经验,提高解释精度;利用已知模型的正演结果进行反演,可验证反演算法的正确性,为反演软件的开发和改进提供有益的参考。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
引言  10-11
第1章绪论  11-19
  1.1 研究背景  11
  1.2 研究意义  11-12
  1.3 隧道超前预报方法介绍  12-15
    1.3.1 地质法  12-13
    1.3.2 钻探法  13-14
    1.3.3 物探法  14-15
  1.4 地震波反射法研究现状  15-17
    1.4.1 国内研究现状  15-16
    1.4.2 国外研究现状  16-17
  1.5 问题的提出  17-18
  1.6 本文主要研究内容  18-19
第2章地震波反射法超前预报理论依据  19-40
  2.1 地震波的产生和类型  19-21
    2.1.1 地震波的产生  19-20
    2.1.2 地震波的类型  20-21
  2.2 地震波的传播原理  21-25
    2.2.1 惠更斯—菲涅尔原理  21-23
    2.2.2 费马原理与时间场  23
    2.2.3 视速度定理  23-25
  2.3 地震波的描述  25-27
    2.3.1 振动图  25-26
    2.3.2 波剖面  26-27
  2.4 弹性分界面处的地震波  27-35
    2.4.1 地震波的反射和透射  28-29
    2.4.2 地震波的折射  29-31
    2.4.3 弹性界面上波的转换和能量分配  31-35
  2.5 弹性波传播速度影响因素  35-39
    2.5.1 介质的一般波速特征  36
    2.5.2 岩石物理性质对波速的影响  36-38
    2.5.3 岩石密度对波速的影响  38
    2.5.4 岩石孔隙度对波速的影响  38
    2.5.5 孔隙流体饱和度、温度对波速的影响  38-39
  2.6 小结  39-40
第3章地震波数值模拟算法原理与计算模型  40-49
  3.1 引言  40
  3.2 动力有限元程序  40-46
    3.2.1 ANSYS/LS-DYNA程序简介  40-41
    3.2.2 LS-DYNA算法原理  41-46
  3.3 数值模拟计算模型  46-48
    3.3.1 单元选择  46-47
    3.3.2 时步控制  47
    3.3.3 无反射边界  47-48
  3.4 小结  48-49
第4章地震波反射数值模拟研究  49-72
  4.1 引言  49
  4.2 地震波反射数值模拟  49-54
    4.2.1 爆破地震波的加载模型  49-50
    4.2.2 单元尺寸  50-51
    4.2.3 采样间隔  51
    4.2.4 空白材料模型  51-52
    4.2.5 动力有限元方法正确性验证  52-53
    4.2.6 隧道三维立体模型的建立  53-54
  4.3 不同工况下的反射波形分析  54-70
    4.3.1 接收点位置改变对反射波形的影响分析  54-62
    4.3.2 含水层距离改变对反射波形的影响分析  62-67
    4.3.3 含水层尺寸改变对反射波形的影响分析  67-69
    4.3.4 岩性参数改变对反射波形的影响分析  69-70
  4.4 小结  70-72
第5章结论与展望  72-74
  5.1 主要结论  72-73
  5.2 不足与展望  73-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间参与项目及其研究成果  79

隧道超前预报地震波模拟研究

内容摘要

全文目录

相似论文