超前地質(zhì)預報是山嶺隧道施工過程中的重要工序,彈性波定向超前探測技術(shù)能夠準確、高效預報掌子面前方地質(zhì)情況。為了提高超前地質(zhì)預報長度和質(zhì)量,利用ANSYS/LS-DYNA建立準二維隧道有限元模型,通過數(shù)值試驗研究了不同主頻震源在不同巖性條件下的衰減規(guī)律。研究結(jié)果表明:人工地震波激振頻率對巖體性質(zhì)有一定的適宜性;硬質(zhì)巖體對地震波頻率不敏感,可以選用不同頻率震源激振;軟質(zhì)巖體對地震波頻率較敏感,高頻波衰減快,容易被吸收,低頻波衰減慢,能夠傳播更遠距離;隧道掌子面前方存在巖性分界面時,低頻波更易透過巖性分界面,高頻波的穿透性相對較差。 

【文章來源】：石家莊鐵道大學學報(自然科學版). 2020,33(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

模型示意圖(單位:m)

表1 巖體參數(shù) 名稱 密度/(kg·m-3) 彈性模量/GPa 泊松比 vP/(m·s-1) vS/(m·s-1) 炭質(zhì)頁巖 2 570 11.08 0.28 2 348 1 298 砂質(zhì)板巖 2 550 25.48 0.25 3 463 1 999 含礫砂巖 2 580 41.53 0.26 4 437 2 527 灰?guī)r 2 650 67.78 0.22 5 404 3 2381.3 人工震源模擬

圖1為單一巖體介質(zhì)模型,共分為4種地質(zhì)條件,每種地質(zhì)條件隧道掌子面前方巖體分別為:炭質(zhì)頁巖、砂質(zhì)板巖、含礫砂巖以及灰?guī)r,各巖層的信息表1中已詳細列出。震源主頻分別采用25 Hz、50 Hz、100 Hz、200 Hz、300 Hz、400 Hz的雷克子波,共計16個有限元模型,采樣間隔為0.1 ms,網(wǎng)格尺寸為1 m,檢波器布置情況如圖1所示。為了更直觀地看到地震波在巖體中的傳播形式,現(xiàn)提取砂質(zhì)板巖加載100 Hz雷克子波25 ms時x分量的波場圖譜如圖3所示。從圖中可以看出地震波是以球面波的形式向四周傳播,波前面能量隨著傳播距離的增加而減小,P波要比S波的傳播速度快,同時面波和S波的速度相差很小,在波場快照上很難區(qū)分開來,隨著波的傳播在隧道邊墻處產(chǎn)生了轉(zhuǎn)換波。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3033065