TSP在隧道超前地质预报的应用研究

由于隧道施工经常遇到严重的地质灾害,施工前进行超前地质预报是十分必要的。本文介绍了TSP超前地质预报系统的技术特点和基本原理,结合工程实例探讨了在使用TSP过程中的一些技术问题。结果显示利用工程地质调查结论可以确定合理的探测方案和提高TSP的预报精度。     

TSP\|203在隧道超前预报中的应用

TSP\|203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的.该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化，采用该系统可以预报隧道工作面前方100 m左右围岩地质体的性质、位置和规模,并可推算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量.本文对TSP\|203系统、工作原理、数据采集及资料解释方面做了系统的阐述.     

TSP\|203在大支坪隧道超前预报中的应用

现代工程等级在不断提高，隧道地质环境越来越复杂，隧道越来越长，隧道地质超前预报在隧道的开挖中的作用更加凸显，如何选择有效的预报措施对隧道开挖中人员、设备的安全和隧道洞室的支护具有重要的意义. TSP203是用地震原理对隧道进行探测的仪器，该系统高度从数据采集、处理实现高度智能化.本次使用此仪器对大支坪隧道横洞掌子面HDK0+064里程处进行预报，结合实际开挖，证实了预报的可行性和准确性.     

TSP 203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用

TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪,专门为隧道超前地质预报而设计的。该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化。采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模,并可算出其岩石物理力学参数,为确定合理的支护参数提供依据,确保隧道施工安全和质量。本文是TSP203系统在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用实例。     

围岩松动圈对TSP预报的影响研究

隧道在开挖过程中形成的围岩松动圈,隧道地震预报TSP技术的数据采集是在隧道围岩中进行的,因此必须考虑围岩松动圈对TSP采集的影响,采用波场快照与时间记录相结合的方法,本文研究了松动圈对不同组合的震源和检波器生成地震波场的影响,并对每种组合的时间记录进行了处理,对比了数值模型与处理提取到的反射界面位置,若检波器或者震源全部或者其中之一埋设在松动圈内,会使得提取到的反射界面相对于模型设置有延后的现象出现,最后通过对工程实例的处理分析,验证了数值模拟所得结论.     

不均匀软弱夹层对沉积盆地地震动放大的影响研究

含有倾斜软弱夹层的盆地将引起地震波复杂散射,这较大程度改变地表地震动的强度和分布。目前,盆地内倾斜夹层对地震动放大影响较少。通过自编ABAQUS插件程序实现对黏弹性边界快速准确施加,并基于黏弹性和修正Drucker-Prager理想弹塑性本构,研究了SV波垂直入射下横向不均匀软弱夹层对沉积盆地地震动放大的影响。研究结果表明：横向不均匀软弱夹层降低了地表PGA与Arias烈度,使二者空间分布显著不均匀,软弱夹层较厚一侧下降程度更高。考虑土层非线性时,软弱夹层隔震效应增强;存在横向不均匀软弱夹层的二维沉积盆地的基频接近夹层较厚一侧一维土层基频,显著低于夹层较薄一侧的一维土层基频。随着平均阻抗比越大,横向不均匀软弱夹层对二维盆地基频、f_1d/f_2d及放大系数的影响越小;随着软弱夹层倾角增大,传递函数主要放大区域均向夹层较厚一侧移动,且主要放大频带向低频移动。随着地震动幅值增大,横向不均匀软弱夹层非线性增强,地表PGA放大系数与传递函数下降,同时地表地震动不均匀分布程度降低。     

复杂地表条件对瞬态瑞雷波法探测软弱夹层的影响研究

复杂地形条件下,瞬态瑞雷波法对软弱夹层的探测精度会受到影响.文章采用交错网格高阶有限差分法,构建不同地表条件下三组瑞雷波数值模型,讨论地表条件对瑞雷波传播波场的响应特征,以及对软弱夹层频散曲线中"之"字形结构的影响.结果表明:利用"之"字形结构拐点可较为准确的判断软弱夹层的存在及其位置,但在不同地表条件下,向下台阶型及凹陷型对瑞雷波探测软弱层影响程度较大,在现场探查应用中应加以校正或避免.     

典型干扰对岩体裂隙优势方位计算结果的影响研究

应用平凉台地电场NS、 EW方位大地电场的分钟值, 其矢量合成结果表明, 该场地的大地电场强度、 方向变化都具有日周期性, 并且其方位与应用潮汐谐波振幅计算的岩体裂隙优势方位α角一致。 在该场地, 来自空间的磁暴干扰对α角的计算结果基本不产生影响; 模拟加入脉冲、 电阻率观测人工供电、 地铁等典型干扰, 在干扰幅度小于平凉台日变波峰值时, α角的计算结果基本不受影响; 模拟加入直流阶跃干扰时, 干扰加入当天会影响α角的计算结果, 但从第2天起不再影响α角的计算结果。     

含软弱夹层岩质边坡的模态分析及其对边坡地震动力响应影响的初步研究

本文以含软弱夹层岩质边坡作为研究对象,基于数值软件ANSYS的模态分析给出了含不同倾角与厚度软弱夹层边坡的前5阶固有频率与振型,并分析了夹层倾角和厚度对边坡固有模态的影响。接着,结合已有的大型振动台模型试验结果,在小应变范围内讨论了边坡的固有模态与其动力响应特性之间的关系。结果表明:(1)在夹层倾角相同时,含较厚软弱夹层边坡固有频率低于含较薄软弱夹层边坡;(2)在夹层厚度相同时,随着倾角增加,夹层从反倾变化到顺倾,低阶(1、2)固有频率也逐渐增加,而高阶(3、4、5)固有频率则呈下降趋势;(3)从第3、4阶开始,边坡变形受夹层影响增强;(4)基于加速度傅里叶谱比分析得出的边坡响应放大频率与边坡前5阶固有频率范围接近,加速度和位移响应在夹层及以上部位响应强烈,与边坡前5阶振型较为一致,预示了边坡的共振响应。需要指出的是,本文得出的结论尚且不能用于准确解释边坡在大变形及破坏阶段的动力响应特征,但可为边坡动力特性及共振响应的深入研究提供思路。     

工程降水对钻孔应变的干扰特征及干扰机制研究

抽水干扰在钻孔应变观测中常见且影响显著, 为了能真实捕捉到地震前兆信息, 须对其干扰机制进行研究.随着城市化进程, 基坑工程及其伴随的工程降水逐步增多, 工程降水对钻孔应变的干扰比普通单井抽水干扰更为严重.工程降水对钻孔应变观测有何干扰特征、干扰机制如何、干扰数据能否修复等问题对地震异常的探测具有重要意义.本文基于莱阳体应变受到附近御龙湾项目工程降水干扰的观测案例, 研究了工程降水的干扰特征, 修复了干扰畸变, 通过数值模拟确定了干扰机制.结果表明: (1)工程降水在干扰体应变趋势变化的基础上叠加了方向明确、量级稳定的固体潮畸变, 可以通过一阶差分逆运算进行修复.修复固体潮畸变并扣除背景速率后, 工程降水干扰量级达-15.65×10-9/d; (2)通过建立基于集中载荷模型的网格算法, 模拟出工程降水在体应变异常初期和后期分别产生6.61×109 N和1.73×1010 N的集中力载荷, 干扰量级明显大于常见的单井抽水干扰, 压性干扰集中于体应变仪与抽水井连线的垂直方向; (3)通过固体潮畸变特征及力学机制分析确定了工程降水造成固体潮畸变的干扰机制为"抽水引起压性趋势下降—抽水暂停引起张性台阶上升—抽水引起压性趋势下降"周期行为, 固体潮畸变时间间隔(频次)和钻孔水位之间呈显著同步特征, 线性系数为0.737.     

超前地质预报在隧道V型浅埋段的应用研究

为进一步准确预测隧道V型浅埋段的地质情况,防止塌方、冒顶等事故的发生。需要对其掌子面进行超前地质预报.在隧道V型浅埋段超前地质预报中,首先对其地质模型进行分类,分析不同地质模型中能量的吸收、衰减规律,以及反射、透射等弹性波的传播规律;然后再对实际采集的TSP数据进行分析处理。提取主要强能量的反射界面,通过对该界面位置及属性的分析,定性确定其地质类型;最后结合TSP反演成果中的重要参数,对其地质情况进行详细的分析.该超前地质预报方法在拉日铁路桌隧道V型浅埋段的应用中,其预测边界与实际开挖误差仅3 m.该分析思路值得在今后的超前地质预报工作中进一步的推广和更深入的研究.     

地震非均匀度的研究及在强震中期预报中的应用

室内岩石破裂实验表明，主破裂前声发射事件在时间分布上随着应力增强存在着均匀－非均匀现象。本文据此提出了一个能够有效刻画强震前中小地震活动在时空分布上不均匀性的参量－地震非均匀度（ＧＬ值）。据对中国大陆１９２０年以来４３次Ｍｓ＞７．０大震震前５年Ｇ时间变化扫描结果，发现除少数边界附近的大震外，所有７级大震震前１－３年，在震中一定范围内５级以上地震活动显示出明显的非均匀状态（ＧＬ值大于１．０）；同时，     

科里奥利力效应及对强余震预报方法的研究(三)——预报的具体方法步骤及其在烈度区划中的意义

因为利用科里奥利力效应预报余震的方法是用断裂的旋性特征作为预测指标的,所以能在震前预测发生地震后的余震强度,该方法在烈度区划和震害预测中有一定的意义。将讨论在这方面的意义和科里奥利力效应预报强余震的具体方法和步骤。     

突变理论在地震成因及地震危险性与岩体稳定性评价研究中的应用

地震是一种非连续的突变现象,孕震系统是一个很繁杂的系统。这个系统是非线性的,甚至是高度非线性的。系统的过程可用非线性微分方程描述,非线性系统不同干线性系统的特点,其一是两个解的线性迭加一般不再是方程的解;其二是非线性体系可能有多个定态解(或周期解),其中有些是稳定的,有些是不稳定的。随着参数的变化,这些定态的稳定性会发生变化,出现分歧或临界现象。突变论是研究这种临界行为的有力工具,因为突变论通过剖分引理证明了系统结构的不稳定性并不取决于可能达成千上万的状态变量的总数 n,而     

有限元分析在深基坑开挖中的应用及对邻近地铁隧道的影响分析

深基坑工程涉及的土质条件及地下水条件复杂多变,基坑尺寸及支护形式繁多,众多不利因素综合作用导致了深基坑工程在开挖过程中产生的变形值难以预测。利用有限元分析软件对辽宁地区某深基坑工程实例进行数值模拟,围绕工程实例放坡结合桩锚支护挡墙在地铁隧道影响下的结构水平位移,支护挡墙外侧不同距离处的土体深层水平位移以及地铁隧道在开挖过程中的结构位移等变化规律展开研究工作。     

体应变观测中的气压干扰机制和排除方法的研究

建立体应变理论气压干扰模型,通过实际观测资料研究了气压对体应变月变和日变的干扰过程,探讨消除干扰的方法,且和水位资料作了对比分析。     

体应变观测中的气压干扰机制和作方法的研究

建立体应变理论气压干扰模型，通过实际观测资料研究了气压对体应变月变和日变的干扰过程，探讨消除干扰的方法，且和水位资料作了对比分析。     

鄱阳湖水利枢纽工程施工和运行对湖区及尾闾洪水动力的影响

鄱阳湖是长江水系中的两大通江湖泊之一,在调节长江水位、涵养水源、改善当地气候和维护周围地区生态平衡等方面都起着巨大的作用。鄱阳湖水利枢纽的修建可能导致湖泊水文情势和水动力的变化。本文基于MIKE 21构建鄱阳湖二维水动力模型,选取1954年和1998年特大洪水年以及1991年长江倒灌年作为运行期的典型年,选取1995年作为施工期典型年,按照规划中的鄱阳湖水利枢纽工程施工及运行调度方案,计算水利枢纽修建前后鄱阳湖水位和流量的变化,定量分析枢纽工程对长江干流、鄱阳湖湖区及尾闾附近洪水动力的影响。结果表明:不同典型年鄱阳湖水利枢纽对长江干流、湖区及尾闾的洪水动力影响相似,其中洪水期、倒灌期及施工期一期对长江防洪、湖区及尾闾附近的影响较小,施工期二期湖区水位壅高幅度最高达0.237 m,对鄱阳湖湖区及尾闾附近防洪有一定影响;枢纽工程对星子、都昌、康山等湖区水文站水位影响幅度较为接近,且越靠近尾闾,影响越小。整体而言,鄱阳湖水利枢纽的修建会导致洪水年鄱阳湖湖区水位壅高,倒灌期湖区水位降低,湖区流速降低,但变化幅度均较小,故枢纽工程施工期和运行期对汛期行洪影响不大。     

原位岩体在剪切和摩擦试验中的视电阻率变化特征研究

在贵州省贵定县石灰石露天矿区,对倾斜的3条典型软弱夹层面C31/C31,C31/C22,C22/C21,用水利水电岩石力学试验规程,选择楔形体试验方案第二方案,进行了岩体原位剪切、摩擦试验.同时测量了夹层的视电阻率变化和穿过夹层的声波速率的变化.8块试体,27测道,38轮回视电阻率资料,显示出电阻率变化有较明显的特征:1.剪切、摩擦阶段,视电阻率在屈服极限点后开始加速变化,到破坏极限点附近,出现最大的变化速率和变化幅度(不变化的测道除外);2.同一块试体,各测道电阻率变化不同,与测道位置有关,存在敏感部位;3.剪切前预加正应力段,电阻率普遍下降,少数不变;4.试体卸去剪应力后,电阻率不能完全恢复,个别测道电阻率变化有滞后效应.      

区域时间和震级可预报模型在华北及西南地区的应用

应用能把不同精度和完整性的地震资料甚至考古地震资料结合起来,估计震源区的地震矩年变化率的方法,计算了地震矩年变化率．在此基础上,把区域时间震级可预报模型应用到华北地区和西南地区,地震时间间隔和上次地震的震级正相关,表明该模型是成立的．其震源应力积累参数之一的c值小于全球板缘地震得到的平均值0.33,说明地震复发周期与上次地震震级的相关性较弱,体现了中国大陆地震不同于板缘地震,意味着板缘地震和内陆地震模型存在差别．并用此模型对华北地区和西南地区的地震危险性作了分析．