山岭隧道定向超前地质预报人工地震波传播规律研究

发布时间：2021-02-14 03:50

　　超前地质预报是山岭隧道施工过程中的重要工序,弹性波定向超前探测技术能够准确、高效预报掌子面前方地质情况。为了提高超前地质预报长度和质量,利用ANSYS/LS-DYNA建立准二维隧道有限元模型,通过数值试验研究了不同主频震源在不同岩性条件下的衰减规律。研究结果表明:人工地震波激振频率对岩体性质有一定的适宜性;硬质岩体对地震波频率不敏感,可以选用不同频率震源激振;软质岩体对地震波频率较敏感,高频波衰减快,容易被吸收,低频波衰减慢,能够传播更远距离;隧道掌子面前方存在岩性分界面时,低频波更易透过岩性分界面,高频波的穿透性相对较差。 

【文章来源】：石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2020,33(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

模型示意图(单位:m)

表1 岩体参数 名称 密度/(kg·m-3) 弹性模量/GPa 泊松比 vP/(m·s-1) vS/(m·s-1) 炭质页岩 2 570 11.08 0.28 2 348 1 298 砂质板岩 2 550 25.48 0.25 3 463 1 999 含砾砂岩 2 580 41.53 0.26 4 437 2 527 灰岩 2 650 67.78 0.22 5 404 3 2381.3 人工震源模拟

图1为单一岩体介质模型,共分为4种地质条件,每种地质条件隧道掌子面前方岩体分别为:炭质页岩、砂质板岩、含砾砂岩以及灰岩,各岩层的信息表1中已详细列出。震源主频分别采用25 Hz、50 Hz、100 Hz、200 Hz、300 Hz、400 Hz的雷克子波,共计16个有限元模型,采样间隔为0.1 ms,网格尺寸为1 m,检波器布置情况如图1所示。为了更直观地看到地震波在岩体中的传播形式,现提取砂质板岩加载100 Hz雷克子波25 ms时x分量的波场图谱如图3所示。从图中可以看出地震波是以球面波的形式向四周传播,波前面能量随着传播距离的增加而减小,P波要比S波的传播速度快,同时面波和S波的速度相差很小,在波场快照上很难区分开来,随着波的传播在隧道边墙处产生了转换波。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3033065