隧道地震超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的三維有限差分正演模擬

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1、－＾ｌ分類(lèi)號(hào)密級(jí)；．一－．．＇ｒＵＤＣ編號(hào)品、，－＇．ｖ；．．．．＇■．，＊ｙ，？？＞，，￣■－－－＾Ａ一．．Ｖ｜＇＇．１永：：Ｌ差Ｉ．弄坪斧＾乂＃ｉｔ＾；±學(xué)位論文麵惠；、公碩、、二－－ｒ?。崳姂簦崳婎}名和則題名樓道地震超前化巧預(yù)報(bào)的Ｈ維有限差分亞演模抵作者姓名朱夏樂(lè)指導(dǎo)教師巧名及巧稱(chēng)雷宛教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩壬專(zhuān)處名稱(chēng)化巧探測(cè)與信息技術(shù)論文提交日期２０１５年５月論文答辯日期２０１５年６月學(xué)

2、位授予單位和日期成都理工大學(xué)（命月）笞轉(zhuǎn)委員會(huì)主庸於評(píng)巧人４養(yǎng)／違罕乂－＇．一＇，，讀私，＇．ｒｆ＼?wèi)糁x５年５月爭(zhēng)茜心知．：常＊、，，＞‘？的詢(xún)，昨於．：＇，．二異（拓苗指，；詞俱轉(zhuǎn)／．ｒ知Ａ廬灣輝雜，Ｖ；杳、就曲鱗４分類(lèi)號(hào)１０６１６學(xué)校代碼ＵＤＣ密級(jí)學(xué)號(hào)：２０１２０２０３３５成都理工大學(xué)碩±論文隧道地震超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的Ｈ維有限差分正演模擬朱夏樂(lè)指導(dǎo)教師姓名及職稱(chēng)雷宛教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩±專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)地球探測(cè)與信息技術(shù)

3、論文提交日期２０１５年５月論文答辯日期２０１５年６月學(xué)位授予單位和日期成都理工大學(xué)（年月）ＪＩ答辯委員會(huì)主席Ｗ評(píng)閱冰Ｉ化１誤坪２０１５年５月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加示注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)巧的研究成果，也不包含為獲得成都理工大學(xué)或其他教一育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我同工作的人員對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽

4、名：來(lái)Ｉ京＾＇Ｚｏ／ｉ年／月Ｌ日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本挙仿論義作者完今了解成都理工大學(xué)有關(guān)保留，、使用學(xué)位論文的規(guī)定有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借綺。本人授權(quán)成都理工大學(xué)可Ｗ將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)、匯編學(xué)位論文。據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū)）學(xué)位論文作者簽名；來(lái)真和＞一ｆ學(xué)位論文作者導(dǎo)師簽名：戶戶Ｃ方〇皆年＾月Ｌ日摘要隧道地震超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的三維有限差分正

5、演模擬摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與擴(kuò)張，國(guó)家為了保證經(jīng)濟(jì)得到可持續(xù)的發(fā)展，開(kāi)展了大量的基礎(chǔ)交通建設(shè)工程。在經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展的勢(shì)頭下，高速鐵路和高速公路的修建取得了重大進(jìn)展和成果。從最近幾年的隧道修建速度和規(guī)模來(lái)看，鐵路隧道和公路隧道以十分顯著的速度在增長(zhǎng)，特別是在高速鐵路的建設(shè)工程之中，隨著國(guó)家高速鐵路發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，高速鐵路隧道修建數(shù)目也明顯增多，長(zhǎng)度也明顯變得更長(zhǎng)。隧道工程屬于地下建筑工程，其圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜多變：修建隧道的過(guò)程中，會(huì)遇到斷層破碎帶、巖溶、松散地層、孔隙軟質(zhì)泥土等等不良地質(zhì)體?？紤]到經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)水平的限制，想要

6、在勘查設(shè)計(jì)階段僅僅依靠地表的地質(zhì)勘察工作就準(zhǔn)確地查明上述不良地質(zhì)體的狀態(tài)、特性等，并且根據(jù)這些特性準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出隧道開(kāi)挖過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模等特征是十分困難的。在這樣的情況下，施工的盲目性會(huì)導(dǎo)致工程上的災(zāi)難。為了進(jìn)行可靠的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，在20世紀(jì)90年代初期，由瑞士安伯格測(cè)量技術(shù)有限公司研發(fā)出一套隧道地震超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)——TSP（TunnelSeismicPrediction），利用反射波法地震勘探的原理，使得該方法具有反射波法地震勘探的各種優(yōu)點(diǎn)：探測(cè)距離遠(yuǎn)，分辨率高、資料解釋快等。并且在使用該方法進(jìn)行隧道

7、探測(cè)工程的過(guò)程中，不會(huì)對(duì)隧道修建的進(jìn)程造成較大的干擾，因此該技術(shù)在歐美以及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都得到了廣泛的應(yīng)用。但是在利用TSP進(jìn)行探測(cè)的過(guò)程中，由于實(shí)際工作環(huán)境的復(fù)雜地質(zhì)條件，使得地震波的傳播與轉(zhuǎn)化過(guò)程十分復(fù)雜，這往往導(dǎo)致TSP接收到的地震信號(hào)相對(duì)復(fù)雜。并且對(duì)于巖溶，由于不滿足反射波地震勘探的基本條件，TSP的識(shí)別率不高。地震波數(shù)值模擬對(duì)認(rèn)識(shí)和研究復(fù)雜地區(qū)，比如基于隧道的地震數(shù)據(jù)和成相有著重要的意義。在隧道地震中，較低的空間分辨率常常會(huì)導(dǎo)致解釋出現(xiàn)模棱兩可的情況，并且隧道施工噪音也會(huì)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的干擾。因此，適合隧道數(shù)

8、值模擬的方法，必須能夠滿足適用于基于隧道情況下的任意復(fù)雜地質(zhì)條件、正確的處理隧道自由邊界等要求。目前，用于地震波數(shù)值模擬的方法主要有兩大類(lèi)，射線追蹤法和波動(dòng)方程法。射線追蹤法雖然符合TSP的高頻情況，但是對(duì)于復(fù)雜的地質(zhì)條件，并不那么適用。波動(dòng)方程法中有限差分法和有限元法都是有