吉林大学学报(地球科学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (6): 1870-1878.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.201506305

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

TSP断层模型数值模拟

林义1,2, 刘争平1, 王朝令3, 肖缔3   

  1. 1. 西南交通大学地球科学与环境工程学院, 成都 610031;
    2. 中铁西北院科学研究院有限公司, 兰州 730000;
    3. 四川农业大学土木工程学院, 成都 611830
  • 收稿日期:2015-02-28 发布日期:2015-11-26
  • 通讯作者: 王朝令(1980),男,副教授,博士,主要从事隧道地震波场模拟研究,E-mail:wong8010@gmail.com。 E-mail:wong8010@gmail.com
  • 作者简介:林义(1980),男,博士研究生,高级工程师,主要从事隧道地震超前预报研究,E-mail:766708597@qq.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(40874051,51508358)

Numerical Simulation of TSP Fault Model

Lin Yi1,2, Liu Zhengping1, Wang Zhaoling3, Xiao Di3   

  1. 1. Faculty of Geosciences and Environmental Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;
    2. Northwest Research Institute Co,. Ltd of C.R.E.C, Lanzhou 730000, China;
    3. College of Civil Engineering, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611830, China
  • Received:2015-02-28 Published:2015-11-26

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388

摘要：

隧道在施工开挖中会遇到各种地质问题,其中以断层和软弱带居多,目前隧道地质预报主要采用TSP(tunnel seismic prediction)系统进行。虽然TSP技术应用广泛,但目前对它的研究工作主要集中于工程应用实例,采用正演模拟方法进行的研究较少。笔者采用有限元方法模拟隧道地震波场,采用波场快照与时间记录相结合的方法研究断层对隧道地震波场传播的影响,并对含断层模型的时间记录进行了反演处理,得到了数值模型的速度云图和反射层位图。数据处理结果表明:采用TSP Win软件默认值处理得到的速度云图与模型设定的断层位置一致;根据反射层位图,对异常速度带的层状模型来说,P波预报的准确性更高。研究表明,TSP系统具有良好的抗噪性能。通过对工程实例的处理,验证了数值模拟所得结论。

关键词: TSP, TSPwin, 波场快照, 隧道地震预报, 断层

Abstract:

During tunnel excavation, a variety of geological disasters might be encountered, such as faults, caves, et.al. Tunnel seismic prediction (TSP) is adopted to mitigate the possible damages. Although TSP technology is used widely, the research about TSP is currently focused on its engineering application cases. We use the finite element method to simulate the tunnel seismic wave field, employ wave field snapshots and time recording method on the impact of faults on the characteristics of the propagation of tunnel seismic wave field, and inversely process the time record of model containing the fault. The digital model of the velocity scattered image and the reflection interface position are obtained, and the fault position from velocity scattered image processed with the default values set by using TSPwin is agreed to the one from the model. In respect to the layered model for an abnormal velocity zone, P-wave is more precise. The system of TSP is strong for its feature of anti-noise. The numerical simulation is verified finally through the process and analysis of the engineering cases.

Key words: TSP, TSPwin, snapshot, tunnel seismic prediction, fault

中图分类号: 

  • P631.4

[1] 刘志刚,刘秀峰.TSP (隧道地震勘探) 在隧道隧洞超前预报中的应用与发展[J].岩石力学与工程学报,2003,22(8):1399-1402. Liu Zhigang,Liu Xiufeng. TSP Application and Deve-lopment in Tunnel Lead Forecast[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2003,22(8):1399-1402.

[2] Alimoradi A, Moradzadeh A, Naderi R, et al.Prediction of Geological Hazardous Zones in Front of a Tunnel Face Using TSP-203 and Artificial Neural Networks[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2008, 23(6): 711-717.

[3] 杨峰.TSP隧道超前预报中典型地质异常体的射线追踪数值模拟研究[D].成都:西南交通大学,2007. Yang Feng. The Ray Tracing Numerical Simulation Study of Typical Geological Anomalous Body in Tunnel Advance Prediction[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2007.

[4] 何刚.TSP-203 系统在隧道超前地质预报中的应用研究[D].长沙:中南大学,2005. He Gang. The Research of Application About TSP-203 in Tunnel Geological Predicatio[D]. Changsha:Central South University, 2005.

[5] 李坚.TSP法在铁路客运专线隧道超前地质预报工作中的应用前景[J].铁道勘察,2006,31(6):45-49. Li Jian. Application Prospect of the TSP Method in the Lead Geological Predication of the Dedicated-Passenger Railway Tunnels[J]. Railway Survey, 2006, 31(6): 45-49.

[6] Ashida Y. Seismic Imaging Ahead of a Tunnel Face with Three-Component Geophones[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2001,38(6): 823-831.

[7] Bohlen T, Ulrich L,Wolfgang R, et al. Rayleigh-to-Shear Wave Conversion at the Tunnel Face-From 3D-FD Modeling to Ahead-of-Drill Exploration[J].Geophysics, 2007, 72(6): 67-79.

[8] 王朝令, 刘争平, 黄云艳,等.隧道地震预报波场的有限元数值模拟[J].吉林大学学报:地球科学版,2014,44(4): 1369-1381. Wang Zhaoling,Liu Zhengping, Huang Yunyan, et al. Wavefield Modeling Based on the Finite Element Method for the Tunnel Seismic Prediction[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Editon, 2014,44(4):1369-1381.

[9] 王朝令,刘争平.τ-p变换在隧道反射地震超前预报波场分离中应用的数值模拟研究[J].地球物理学进展,2012,27(5): 2216-2225. Wang Zhaoling, Liu Zhengping. The Modelling Study of τ-p Transform Applied in the Tunnel Seismic Prediction[J]. Progress in Geophysics, 2012, 27(5):2216-2225.

[10] 王朝令.隧道地震超前预报中波场分离与反演方法的数值模拟研究[J].成都:西南交通大学,2012. Wang Zhaoling. The Numerical Simulation Research on Separation of Wave Field and Inversion Method in Tunnel Seismic Prediction[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2012.

[11] 徐彦, 苏有锦,秦嘉政.Q值研究动态[J].地震研究,2004,27(7):385-389. Xu Yan, Su Youjin, Qin Jiazheng. Development of Q-Value Studies[J]. Journal of Seismological Research, 2004, 27(7): 385-389.

[12] 王有新, 史政军,李少英.深度偏移的发展与应用概况[J].石油地球物理勘探,1994,29(4): 526-531,534. Wang Youxin, Shi Zhengjun, Li Shaoying. Development of Depth Migration and Its Application[J]. Oil Geophysical Prospecting, 1994.29(4):526-531,534.

[13] 王朝令,刘争平.黏弹性边界条件在ANSYS有限元波场模拟中的实现[J].大地测量与地球动力学,2012,32(2): 28-31. Wang Zhaoling, Liu Zhengping. Realization of Vis-coelastic Boundary Condition in Wave Field Simulation with Ansys Finite Element Software[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2012, 32(2): 28-31.

[14] 宋宏伟, 王闯,贾颖绚.用地质雷达测试围岩松动圈的原理与实践[J].中国矿业大学学报,2002,31(4):43-46. Song Hongwei, Wang Chuang, Jia Yingxuan. Priciple of Measuring Broken Rock Zone Around Underground Roadway with GPR and Its Application[J]. Journal of China University of Mining& Technology, 2002, 31(4): 43-46.
[1] 孙思敏, 季汉成, 刘晓, 赵忠新, 陈亮. 断陷盆地边界断层分段的层序地层响应特征——以南堡凹陷西南庄断层上盘陡坡带东营组为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 382-392.
[2] 宋洋, 谷洪彪, 李海君, 迟宝明. 断裂两盘井水位同震响应特征对比分析——以北京八宝山断裂带中段大灰厂两观测井为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(6): 1815-1822.
[3] 刘峻桥, 吕延防, 付广, 孙同文, 李佳兴. 正断层输导油气运移模式及其对油气分布的控制作用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(6): 1672-1683.
[4] 冯智慧, 张文春, 李向群, 孙广利, 刘财. 高精度分频相干加强技术在微小断层识别中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(5): 1571-1579.
[5] 韦丹宁, 付广. 反向断裂下盘较顺向断裂上盘更易富集油气机理的定量解释[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 702-710.
[6] 蒋秀姿, 文宝萍, 蒋树, 冯传煌, 赵成, 李瑞冬. 甘肃舟曲锁儿头滑坡活动的主控因素分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(6): 1798-1807.
[7] 冯方, 王晓杰, 吕本勋, 吴小斌, 李海燕. 亚诺斯前陆盆地MM油田成藏规律及成藏模式[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(5): 1269-1277.
[8] 吕延防, 韦丹宁, 孙永河, 胡明, 刘哲, 孙同文, 王海学, 许辰璐. 南堡凹陷断层对中、上部含油组合油气成藏的控制作用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(4): 971-982.
[9] 董大伟, 李理, 王晓蕾, 赵利. 准噶尔盆地西缘车排子凸起构造演化及断层形成机制[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(4): 1132-1141.
[10] 尚彦军, 杨志法, 李丽慧, 李天斌, 何万通. 黑洞大型古地下洞室群工程地质条件及岩体稳定性分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(1): 214-224.
[11] 周洪福，王春山，聂德新. 断层带岩体变形模量对坝基稳定性影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1254-1259.
[12] 王朝令，刘争平，黄云艳，黄显彬. 隧道地震预报波场的有限元数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1369-1381.
[13] 任宪军, 单玄龙, 王建波. 松辽盆地尚家油田葡萄花油层成藏过程的再认识[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(1): 38-44.
[14] 苏生瑞，李鹏，王琦，苏卫卫，张莹. 叠瓦状逆断层的变形规律和力学机理物理模拟试验：以龙门山断裂带为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(1): 249-258.
[15] 李小刚, 徐国强, 戚志林，韩剑发, 崔艳敏, 谭先锋，张瀛，王佳, 徐晌, 吴仕虎, 夏铭. 断层相关裂缝定性识别：原理与应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(6): 1779-1786.
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