反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟研究

隧道施工安全常常由于复杂的地质情况面临着巨大的挑战,反射波法地震勘探具有探测深度大、抗干扰能力强等优点,是确保隧道施工安全的重要超前地质预报手段。反射地震波走时计算与地震数据处理中的纵横波分离、速度建模、偏移成像等多个步骤息息相关,直接影响着隧道地质预报的结果。本文将仿照反射波法隧道超前地质预报的实际施工区域进行速度建模,以求解程函方程为基础,结合快速推进法(FMM)中的迎风有限差分方法以及窄带扩展技术实现针对隧道模型的初至地震波走时模拟。并通过对隧道模型中反射界面位置信息的提取,构建反射波初始窄带以及结合窄带扩展技术实现针对隧道模型反射波走时的计算。通过数值分析以及复杂隧道模型计算表明,文中给出的反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟具有良好的计算精度以及较强的适应能力。

基于TSP303预报系统的复杂地质条件下地震波反射法定额研究

超前地质预报定额是建设单位在项目实施阶段进行投资控制的重要基础。地震波反射法作为超前地质预报主要手段之一,具有实施投入大等特点,有必要基于目前最常用的TSP303预报系统,研究复杂地质条件下地震波反射法定额。本文通过现场写实记录、统计分析等方法,记录地震波反射法施作现场人工、材料、机械消耗情况,分析形成正常条件下合理的施工组织模型,从而测定定额人工、材料、机械消耗量。同时,参考现行造价标准等相关文件,分析人工和机械台班单价,研究确定地震波反射法(TSP303)定额,为建设单位合理确定单价提供参考。

基于公路隧道的地震波反射法超前地质预报应用效果研究

超前地质预报技术在隧道工程中预报效果的准确性对指导施工安全及进度具有重要意义,尤其是针对断层破碎带、突水、岩体不良等存在安全隐患的隧道,研究超前地质预报的工作是关键所在。因此,本文通过研究地震波反射法中的TSP技术与TST技术在工程应用中的优劣性,对比这两种方法的应用效果,以提高工程预报技术的准度,经比对发现,TSP技术具有操作简单、经济性高,但存在预判结果不准的缺陷,而TST的经济性与操作性相比于TSP技术略有不足,但是预报结果较为准确,具有与实际开挖结果更为贴合的优点,该研究结果可为公路隧道超前地质预报探测提供参考借鉴。

地震波反射法(TSP)在杨家峪隧道超前预报中的应用

隧道施工超前地质预报应是以地质分析法为基础,对预报目的和复杂地段地质情况,应当从技术和经济层面进行分析比较以便选出符合现场实际情况的方法或是多种方法的合理组合,以实现准确、高效、经济性的目标。本文结合张唐铁路杨家峪隧道的现场实际情况,甄选了采用地震波反射法的施工方法来达到超前预报目的施工方法。

基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报初探

由于北京地铁八号线三期工程六营门站—五福堂站盾构段区间特殊的工程环境及工艺,使得传统的预报方法难以开展实施。以盾构刀盘切削震动为震源,以地震波反射法为原理进行地震波相位特性和振幅特性的解析,提出了基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报方法,并进行超前预报及跟踪对比工作。现场试验表明:基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报系统布设简单、操作方便,且不影响作业面推进;基于地震波反射法的盾构施工超前地质预报系统能较好地反映地下介质体的形状与轮廓,图像判译结果基本与地质资料吻合,与开挖跟踪结果一致。

TSP地震波反射技术在隧道地质灾害预防中的应用

隧道前方可能存在的断层、破碎带、溶洞等不良地质体常常导致隧道地质灾害的发生,严重影响施工安全。以东方山隧道为工程实例,对TSP地震波反射技术的特点及其应用效果进行研究,并对应用过程常见的不规范操作进行分析说明,旨在提高预报精度,为地质灾害预防措施的制订提供依据。

水平声波剖面法与地震波反射法的应用比较

水平声波剖面法(HSP)和地震波反射法(TSP)同属于弹性波反射法,两者的基本原理均是建立在弹性波理论基础上。文章针对两种方法在隧道超前地质预报中的实际应用,从测试方法、数据采集及处理等方面,进行了详细的和对比。研究结果表明,两种方法各有优缺点,但总体上HSP比TSP具有明显优势;在实际应用中应结合实际需要采用多种方法进行综合预报,取长补短,实现对隧道施工前方存在的不良地质体的准确预报,确保施工安全。

地震波反射法在隧道岩溶富水区的预报研究

介绍了地震波反射法(TSP)的技术原理、工作方法及数据处理;将该方法用于某隧道工程岩溶富水区的地质预报,结果表明该技术测试距离远、测试效果好,能立体直观地反映前方异常体大小、规模和特性。

地震波反射法在石门揭煤预测预报中的应用研究

反射地震勘探技术是煤矿井下探测石门前方预揭煤层赋存信息的一种实用方法。介绍了石门揭煤探测常用的反射地震技术中的单点反射法与地震映象法,并通过这两种方法对龙煤鹤岗峻德煤矿井下石门前方揭煤情况进行探查。经过对数据处理得到的波列成果图进行分析,精确查明了石门前方预揭煤层赋存位置及厚度,对揭煤情况进行准确的预测预报,为巷道施工设计与防治煤与瓦斯突出工作提供可靠的技术依据。

基于TSP地震波法的长大隧道不良地质探测

应用TSP203地震波法对某长大隧道不良地质区段进行了超前探测,对TSP系统所采集到的数据进行分析,判定了断层破碎带和隐伏含水构造发育的规模与位置,并在TSP报告指导下进行超前钻探,进一步精确确定不良地质区段位置,为超前预注浆加固提供了参数。对开挖后的地质情况进行了跟进观测,验证了TSP地震波法对不良地质探测的准确性与有效性,对类似工程有一定的指导意义。

TSP地震波法隧道超前探测工程应用与对比分析

隧道超前地质预报工作对实现隧道信息化施工、确保隧道施工安全、规避隧道施工突发风险有着极其重要的意义。TSP地震波反射法是一种有效的地质超前预报方法,但其结果的有效性和准确性一直存在争议。本文依托华丽高速公路营盘山隧道工程案例,采用TSP地震波反射法针对营盘山隧道典型不良地段的超前地质预报的工程应用及开挖过程中的跟踪验证对比分析,得到了提高隧道TSP法超前地质预报准确性的一些具体方法和措施。

大型地下含水体对地震波特殊反射规律的现场正演试验研究

在成功预报宜万铁路云雾山隧道大型含水溶腔的工程实践中,发现了地下大型含水体对地震波的特殊反射现象,用地震波在双相介质中的传播理论解释了这种特殊的反射现象,分析了地震波在岩石与水体界面的反射、透射规律.提出了地震波法预报中对大型地下含水体的判识准则,并于青岛胶州湾海底隧道进行了两次现场正演试验,由海底基岩对海底界面进行了探测,试验结论很好地验证了该判识准则的正确性.研究结论对于有效预报地下含水体,特别是在预防矿井、隧道等地下工程大型突水事故方面具有重要的应用和推广价值.

地震波反射法和瞬变电磁法在暗河探测中的应用

通过超前钻探及实际开挖验证,地震波反射法能够较准确地识别暗河的前方边界,但不能有效识别暗河的后方边界,地震波进入暗河内部会形成空白反射区;瞬变电磁法对暗河的富水性较为敏感,但瞬变电磁受体积效应和现场环境干扰的影响,确定暗河的位置与规模时存在一定的偏差。将地震波反射法和瞬变电磁法结合起来,能够提高暗河长距离预报的准确率,为暗河的近距离探查和安全施工提供有益的指导。

虚谱法交错网格地震波场数值模拟

提高空间差分精度、有效压制人为边界反射是波动方程波场模拟的关键。虚谱法利用模型空间的全部信息对波场函数进行傅里叶变换,可以得到精确的波场空间导数,使数值频散效应减弱,进而实现宽频带地震波场模拟。阐述了求解弹性波波动方程的方法原理,讨论了数值模拟中Gibbs效应和边界反射问题的解决方法,即在半网格点处计算空间导数并采用最佳匹配层边界条件。设计了5层水平层状介质模型,讨论了虚谱法的模拟精度和计算效率,试算表明,适当增大差分网格和时间延拓步长不会影响计算精度,但计算效率可以得到大幅度提高。分别采用不同的差分方法对Marmousi2模型和SEG/EAGE模型进行数值模拟,结果表明,虚谱法交错网格模拟结果信噪比高,在同等模拟精度条件下较其它方法具有更高的计算效率。

琼东北及雷州半岛深地震测深剖面Pg波资料处理结果--用地震波前成像和射线数分布分析法

本文用地震波前成像和射线数分布分析法对上世纪80年代在琼东北及雷州半岛地区完成的三条宽角反射/折射地震剖面的Pg波资料进行了处理,得到了三条测线下方的上地壳顶部P波速度结构及基底的空间展布形态特征.结果显示研究区域表现出较复杂的上部地壳结构特征,浅部P波速度结构的高、低速区域分别与地质构造上的一些凸起和凹陷相对应,用射线数分布分析法所显示的基底结构及形态特征与地震剖面穿过区域的地质构造有较好的对应关系,测线穿过的一些断裂下方P波速度结构表现为强烈的横向非均匀性.

基于矿井地震波法的地质超前预报技术研究应用

为了在煤矿工作面掘进过程中预报掘进头前方断层、陷落柱以及采空区、采空巷道等地质构造分布情况,实现煤矿巷道的安全掘进,采用矿井地震波法(矿井反射波法和矿井瑞利波法)探测技术,通过井下波形数据采集、数据预处理和反演计算,形成波剖面图和频散曲线,来解释巷道掘进头前方异常的范围和位置特征,并建立了一套适合煤矿采掘过程中超前预报地质构造的技术方法。结果表明:对于矿井反射波法,对断层、裂隙等构造以及煤岩分界面等单一边界情况探测分辨率较高;对于矿井瑞利波法,对采空区、空巷、空洞等复杂边界情况反映更灵敏;综合采用矿井反射波法和矿井瑞利波法,对各类地质构造探测更为精细。

基于地震波法测定岩体弹性抗力系数

围岩弹性抗力系数是隧道结构设计的重要参数,其原位测试具有难度大、费用高的特点。基于此,文章提出一种根据隧道地震波反射法进行超前地质预报实测的围岩地震波波速计算其弹性抗力系数的方法。首先根据实测地震波波速计算围岩的动弹性参数,然后利用前人得出的岩体动、静弹性参数关系计算围岩的静力学参数。以此为基础计算围岩的弹性抗力系数。文章以赣龙汀州隧道为例,采用上述方法获得了该隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的弹性抗力系数,分别为0.54~1.19 GPa/m和0.24~7.6 GPa/m。计算数值与我国《铁路隧道设计规范》中Ⅲ、Ⅳ级围岩的弹性抗力系数吻合,这说明根据地震波反射法进行超前地质预报所获得的围岩地震波波速确定围岩弹性抗力系数是一种可行的方法。

火成岩区地震波传播规律研究

高速层屏蔽是地震勘探中的一个难题。采用Zoeppritz方程,研究了火成岩高速层界面上地震波的反射与透射特性,采用一阶应力速度弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟、射线追踪法和有效反射系数法相结合的方式,研究了火成岩高速层中弹性波传播规律,发现火成岩层对地震波具有能量屏蔽和路径屏蔽2种屏蔽作用。提出了采用P波广角反射和P波高速层内局部转换广角反射波消除火成岩高速层对地震波的屏蔽作用。模型试验结果表明,该方法可以减弱高速层的屏蔽作用,提高深层目标层的反射波能量。

反射波地震层析成像算法研究

反射波地震层析成像技术广泛应用于地下精细构造和目标的堪测,其分辨率由正反演方法的精度决定。提出了一种精度更高的反射波射线追踪法作为层析成像的正演算法,小生境遗传算法的引入较好避免了复杂介质反演成像中容易陷入局部极值的问题。数值模拟结果表明,提出的反射波地震层析方法可反演地下介质的层速度和界面形状,且精度较高、收敛性好。该正反演方法可应用于海底不规则界面的探测。

人工地震反射法在超前地质预报中的应用

超前地质预报关系到隧道施工的安全和进度。实践表明,采用基于人工地震反射法的TSP203超前预报系统(以下简称TSP203系统),并结合其它探测手段的综合预报方案能较好的实现超前地质预报,并可兼顾隧道施工特点和成本。文中介绍了TSP203系统的基本工作原理,并通过该系统在大瑶山铁路隧道的应用实例,说明该系统在复杂地质条件下的具体应用情况。结合多年现场实际操作经验着重分析了预报误差产生的主要原因:客观上由于岩性和构造面本身的复杂性以及TSP203系统的局限性,该系统探测与隧道轴向大角度相交的近平面状的结构面较适合,小角度或者平行结构面则不适合,探测溶洞和地下水有较大难度;主观上与操作人员的运用水平密切相关。提出了提高数据采集精度以及结合实际地质情况和其它物探方法提高对反射体解释能力的建议。