基于改進型TSP觀測裝置的地震波場正演模擬及分離.pdf

1、隧道施工過程中，往往因為不了解施工前方地質(zhì)情況而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，不僅影響施工進度，甚至造成人員傷亡等重大安全事故。超前探測是隧道地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和防治的基礎(chǔ)，因此，隧道超前探測的理論和實踐研究意義重大。在眾多隧道地震超前探測方法中，隧道地震反射波法超前探測應(yīng)用最為廣泛。
　　針對改進型TSP觀測裝置，本文主要做了以下基礎(chǔ)性研究:
　　1、分析了傳統(tǒng)TSP觀測裝置的不足，建立了易于實施、對隧道施工影響小、可獲得隧道全方位波場信息的改

2、進型TSP觀測裝置，且該裝置易于實現(xiàn)地震反射的多次覆蓋觀測，以提高成果資料的信噪比，有利于復(fù)雜地質(zhì)介質(zhì)的準確成像和地質(zhì)解釋。
　　2、從彈性波場理論的本構(gòu)方程、Cauchy方程和Navier方程出發(fā)，推導(dǎo)了一階速度—應(yīng)力彈性波動方程，并結(jié)合交錯網(wǎng)格，推導(dǎo)了用于波場正演模擬的任意偶數(shù)階時間—空間差分精度的交錯網(wǎng)格差分格式。
　　3、設(shè)計了垂直斷層、軟弱夾層地質(zhì)模型，采用MATLAB編程語言進行編程實現(xiàn)了正演模擬，得到了波場快照

3、和單炮記錄。模擬結(jié)果清晰顯示了直達波、反射波以及轉(zhuǎn)換波等全波場信息。
　　4、利用F-K濾波、τ-p濾波、基于偏振特性的縱、橫波分離方法對模擬的波場進行了上、下行波分離以及縱、橫波分離，對比分析了各種方法的應(yīng)用效果。其中，F(xiàn)-K濾波和τ-p濾波均可有效分離上、下行波，但在分離縱、橫波方面效果欠佳;基于偏振特性的縱、橫波分離方法有其獨特的優(yōu)點，對橫波分離效果突出，適用于復(fù)雜地質(zhì)情況下的橫波波場提取。
　　通過TSP觀測裝置的改