巖石壓裂聲發(fā)射源定位方法的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國(guó)高鐵技術(shù)的迅速發(fā)展，深埋長(zhǎng)大隧道的設(shè)計(jì)應(yīng)用日益增多，而這些隧道常常需要穿越一些不良地質(zhì)、巖體破碎和巖性不穩(wěn)定地區(qū)，在施工過程中會(huì)因開挖、爆破等外力作用產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致原本受力平衡的巖體應(yīng)力發(fā)生重新分配，在應(yīng)力重分配的過程中應(yīng)力會(huì)通過彈性波的形式釋放出來，即聲發(fā)射現(xiàn)象。聲發(fā)射源產(chǎn)生的信號(hào)包含了巖體破裂點(diǎn)位置、釋放能量大小、規(guī)模等有關(guān)巖體損傷程度的信息。因此可以通過分析聲發(fā)射信號(hào)研究巖體損傷的演化規(guī)律。而其中最受關(guān)心的是巖體受擾動(dòng)的位

2、置，也就是聲發(fā)射源的位置。通過確定聲發(fā)射源的位置達(dá)到對(duì)整個(gè)巖體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的目的。
　　本文介紹了聲發(fā)射技術(shù)的理論基礎(chǔ)、常用的定位方法及主要應(yīng)用領(lǐng)域，總結(jié)了聲發(fā)射特性并分析了影響聲發(fā)射定位精度的主要因素。針對(duì)現(xiàn)有定位軟件僅根據(jù)單一聲發(fā)射事件的P波進(jìn)行定位的不足，提出了結(jié)合概率統(tǒng)計(jì)中的變異系數(shù)用S波對(duì)兩個(gè)連續(xù)發(fā)生的聲發(fā)射源進(jìn)行定位的方法，主要研究?jī)?nèi)容有:
　　1、利用有限元數(shù)值模擬方法模擬連續(xù)產(chǎn)生的兩個(gè)聲發(fā)射源的波場(chǎng)，直觀的揭

3、示了兩個(gè)連續(xù)聲發(fā)射源產(chǎn)生的波場(chǎng)傳播特征。
　　2、巖石聲發(fā)射波場(chǎng)是包含P波，S波和面波及來自各個(gè)巖層分界面產(chǎn)生的干擾波構(gòu)成的復(fù)雜波場(chǎng)。數(shù)值模擬的結(jié)果表明P波和S波經(jīng)過界面反射和折射以后，產(chǎn)生的各種波型對(duì)第二個(gè)聲發(fā)射源產(chǎn)生的P波影響較大，S波影響較小。基于能量、幅值關(guān)系，提出了利用具有強(qiáng)能量、強(qiáng)幅值的橫波對(duì)連續(xù)產(chǎn)生的兩個(gè)聲發(fā)射源定位。
　　3、連續(xù)產(chǎn)生的兩個(gè)聲發(fā)射源的波場(chǎng)經(jīng)過相互干涉、重疊會(huì)導(dǎo)致原本振幅較小的波型振幅變大，如果