青藏高原及其东部邻区的三维地震波速度结构与大陆碰撞模型

自从印度次大陆与欧亚大陆碰撞以来.印度的大量地壳物质向欧亚大陆的地壳和上地幔挤入.寻找这些物质储藏的处所是了解大陆碰撞过程的关键.利用地震波层折成像方法.研究三维地震波速的结构,可为发现青藏及其邻区地壳和上地幔的异常物质提供证据.本文引用并分析地震面波和体波的层析成像结果.提出印度次大陆向欧亚大陆挤入的新模式,它不仅符合地震波速度数据,而且也和地质及地球物理现象相匹配.印度次大陆向欧亚大陆挤入的新模式可归纳如下:(1)印度次大陆的地壳向青藏的下部地壳挤入,而不是向青藏的地壳底部或上地幔的软流层挤入;(2)增多的青藏下地壳物质沿破裂的地壳底面,向东部邻区(青川滇)的上地幔软流层下插;(3)青藏中部及川滇上地幔较轻的热物质分别自地壳底面涌入地壳中;上涌物质可以达到地表附近(青藏中部)或是达到25km 深度的中地壳(川滇).视不同地区条件的不同而异.地表的张性构造和热物质的上升有密切关系.

三维地震波法超前地质预报在引汉济渭工程TBM施工中的应用

秦岭隧洞横穿秦岭底部,工程地质条件极其复杂多变,具有大埋深、高应力、高水压、大流量的突出特点,修建过程将会遇到大塌方、岩爆、突涌水、大埋深条件下的软弱围岩大变形等多种特殊地质问题,准确预报施工前方的不良地质体,采取有效的防治对策,对保证工程的顺利实施及施工人员、设备的安全至关重要。TBM因其空间狭窄、设备仪器耐用性差、电磁干扰等因素限制,常规的超前地质预报方法无法适用于其施工段的地质预报工作,在引汉济渭工程隧洞工程中引入三维地震波法进行了两次探索与尝试。研究结果表明,三维地震波法对隧洞前方不良地质体预报预测有较好的正相关响应,是适用于TBM施工的超前地质预报的高效手段之一。该技术在引汉济渭工程秦岭隧道TBM岭北施工段掘进中预报了前方地质信息、动态评价围岩质量,尤其为K51+597.6位置TBM卡机脱困方案的制定及时准确地提供了前方地质情况,对TBM施工段的超前地质预报具一定参考价值。

优化的三维地震波旁轴近似吸收边界条件

三维地震波数值模拟中的吸收边界如果采用镶边处理(如最佳匹配层吸收边界条件(PML)或阻尼吸收边界条件),会大幅度增加计算量和计算时间,若增加旁轴近似阶数,则会增加数值实现的复杂度,甚至会导致计算过程的不稳定。为解决上述问题,提出优化的三维声波旁轴近似吸收边界条件,并做了相应的理论推导和数值分析,只需合理地调节加权因子,就可拓宽边界处的完全吸收角度,且其反射系数误差很小。数值实例表明,该方法不增加计算空间,算法简单且易于实现,能够获得比常规旁轴近似吸收边界条件更好的边界吸收效果,是一种有效的三维地震波数值模拟吸收边界条件。

三维地震波层析成像技术在隧道超前地质预报中的应用

超前地质预报是隧道施工中不可或缺的必要步骤,是降低施工过程地质灾害发生、减少灾害损失的重要手段.三维地震波层析成像技术是利用地震波反射原理,采用地震层析成像及全息岩土成像技术的新型超前地质预报技术,在国内应用较少.文中介绍了三维地震波层析成像技术的工作原理及方法,并结合工程地质类比法,对新建大瑞铁路尖山岭隧道进行了超前地质预报.研究结果表明,三维地震波层析成像技术对隧道超前地质预报效果良好,准确率达到90%.

基于重力异常反演的三维地震波速度结构分析方法研究

利用重力异常反演测试三维地震波速度结构,存在解不唯一、可靠性不高的问题。将面波反演充分融合到重力异常反演方程中,降低传统反演方法的非唯一性,并提升可靠性。以川滇地区为例,采用融合后的重力异常反演方法分析三维地震波速度结构。通过速度和密度的关系转换,得到对应的重力异常数据。由于面波频射数据主要对地震波横波速度敏感,因此将重力异常数据和初始横波速度相连,依据地震波速度和岩石密度之间的关系,获取重力异常反演方程,用于分析速度结构。选取21.6°~34.2°N、97.1°~105.9°E范围内的川滇地区活动块体作为实验数据,经过实验分析发现:使用该方法迭代反演川滇地区地壳上地幔顶部横波速度,重力异常数据和面波频射数据的残差值分别是6.24mGal和0.027km/s,实际拟合效果较好;分析该地区不同深度切面横波速度发现,在24km深度处,上地壳中含有相对低速层,在44km深度处,中下地壳中存在低速层;且该方法分析川滇地区三维地震波速度结构解的分辨率较高。

三维地震波超前探测方法在不良地质隧道工程施工中的应用

为了提高对隧道不良地质探测的准确性,介绍了不良地质的特征,以某地区隧道工程为例,结合三维地震波超前探测方法,提出不良地质隧道工程施工方案设计,对分界面裂隙、断层走向与倾向及倾角进行探究,采用正演数据对三维地震波成像方法进行评价,针对隧道施工中的不良地质问题,提出运用三维地震波超前探测技术进行处理和规范化施工,确保工程项目排除外界干扰,在提高工程施工质量的同时加速隧道工程施工进度,提升隧道工程的有效性和可靠性。

富水断层破碎带隧道超前预报的地震波三维层析成像应用研究

富水断层破碎带的超前预报是隧道施工地质超前预报的重要内容之一,依托某在建隧道工程,通过现场测试试验,研究了地震波三维层析成像方法的应用技术,总结了现场测试的基本步骤、富水断层破碎带的地质解释判别特征,成果对于富水断层破碎带隧道超前预报具有参考意义。

煤矿采空区地震波场的数值模拟研究

为了更好地对煤矿采空区进行预测,采用Tesseral-2D正演模拟软件及煤矿井下三维地震波数值模拟软件进行了采空区探测分析,根据软件自身的特性,对煤矿采空区进行了自激自收和单炮的正演模拟。研究得出:当地震波遇到采空区时,波形会出现折曲和不光滑,在采空区的正下方会遇到类似串珠状的波形;当采空区之间的距离小于10 m时,采空区之间的串珠状的波形会相互干扰,致使波形模糊不清楚;由于煤层中巷道的存在,使得煤层底板的反射很弱的波形,具体特征为经采空区顶板反射后的波组较弱,而且相邻巷道的地震剖面则表现为底板反射中断,研究对于真实的采空区地震资料的解释和处理具有重要的意义。

三维精细积分法地震正演及边界条件

将任意差分精细积分法用于三维波动方程地震正演,关键在于如何消除数值计算中有限波场区域边界引起的边界反射。文中采用Berenger给出的电磁波完全匹配层吸收边界条件,推导出三维波动方程任意差分精细积分法地震正演的完全匹配层吸收边界条件计算公式,并给出了完全匹配层吸收边界条件算例。计算结果表明,此方法压制边界反射效果明显。三维波动方程地震正演模拟实例表明,完全匹配层吸收边界条件的任意差分精细积分法为复杂区地震波传播规律研究提供了一种实用的正演模拟工具。

三维成像揭示的青藏高原地壳流体层分布

应用三维地球物理成像技术可以揭示陆域地壳的流体分布。在青藏高原,高分辨率的地震波速度三维图像是揭示高原地壳流体层分布的主要方法。从取得的三维波速、密度和电阻率图象可见,低波速、低密度和低电阻率异常指示了地壳流体层的位置和范围。同时,高波速高密度异常也揭示上方发育的屏蔽盖层。据此,划分出高原地壳的多个流体发育层的分布范围。根据地壳高分辨率地震层析成像的结果还发现,青藏高原地壳流体发育层分布,与其下面的软流圈上涌有密切关联。

印度尼西亚农村砖混结构房屋抗震性能分析

为了对农村砖混结构房屋的抗震性能进行研究,在对印度尼西亚爪哇岛班图尔地区哲蒂斯县某农村的房屋建筑结构进行调查的基础上,按其屋架重量的不同等因素建立模型,结合美国EL-Centro地震波调幅之后得到的三维地震波进行有限元分析,探讨地震时砖混结构破坏的主要原因。研究结果表明,屋架质量越大,其本身各部位位移越大,对整体结构的影响越大,越容易造成结构破坏;平面外产生的最大位移大于平面内产生的最大位移,其比值在2倍以上,平面外破坏是造成结构破坏的主要原因。此外,根据有限元分析提出了加宽屋架顶部连梁截面1倍左右的面积和在屋架连梁之间设置连续墙等防震措施,可用于对农村抗震性能薄弱的砖混结构平房进行加固。

广角反射地震探测得到的中国东部地壳三维P波速度结构

利用人工地震探查所取得的广角反射及折射地震资料，探讨研究了中国东部区域地壳三维P波速度结构的区域特征．结果表明，研究地域的西部地区Moho面埋深较深，深度为35～48km，反映了西部厚地壳特征．中部的苏鲁-大别造山带地区，20km以上的上地壳波速明显呈高速异常分布；而下地壳30km处的速度结构却显示为低速度异常特征．苏鲁-大别山区的Moho面深于其周围邻区，苏鲁地区达到32-33km；大别地区其Moho面深达36～38km．苏鲁-大别地区上地壳P波高速异常结构特征，可能与这些地区存在的高压、超高压变质带构造演化有关．大别．苏鲁地区在下地壳深处存在地壳山根，因此与周围邻区相比P波速度呈现为低速结构．这些P波速度高速和低速区带在大别地区都位于郯庐断裂的南端西侧，在苏鲁地区异常区则都位于郯庐断裂的北段东侧，似乎是被郯庐断裂错断所致．且错动从地表延伸到30km深处．上述结果，可为岩石圈地壳构造与郯庐断裂演化分析提供地震学新证据．

TBM隧洞前方不良地质精细化探测方法及应用

TBM对不良地质条件适应能力差,因此需要对TBM隧洞前方地质条件具有较高准确性和可靠度的超前地质预报方法。本文以新疆某TBM隧洞施工现场为例,采用三维地震波法对掌子面前方的不良地质进行探查,其围岩揭露状况与探测结果一致,证明在三维地震波法是一种适合TBM隧洞前方不良地质探查的高效手段,可为TBM隧洞工程施工提供参考和指导。