基于改进型tsp观测装置的地震波场正演模拟及分离

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1、万方数据中图分类号￡鱼三!UDC550硕士学位论文学校代码10533密级公珏基于改进型TSP观测装置的地震波场正演模拟及分离NumericalsimulationandseparationofseismicwavesbasedonreformulatedTSPobservationsystem作者学科研究学院(指导名：齐红伟业：地球探测与信息技术向：地震勘探所)：地球科学与信息物理学院师：周竹生教授答辩委员会主席中南大学2014年5月姓专方黍教万方数据

2、

3、IIIIIIIUlIIlUIII学位论文原创性声明Y268

4、7880本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：j阵日期：韭年』月幺日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门

5、或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：j眸日期：础年』月盔日导师签名日期：丑咝年￡月茸日万方数据基于改进型TSP观测装置的地震波场正演模拟及分离摘要：隧道施工过程中，往往因为不了解施工前方地质情况而引发地质灾害，不仅影响施工进度，甚至造成人员伤亡等重大安全事故。超前探测是隧道地质灾害预测和防治的基础，因此，隧道超前探测的理论和实践研究意义

6、重大。在众多隧道地震超前探测方法中，隧道地震反射波法超前探测应用最为广泛。针对改进型TSP观测装置，本文主要做了以下基础性研究：1、分析了传统TSP观测装置的不足，建立了易于实施、对隧道施工影响小、可获得隧道全方位波场信息的改进型TSP观测装置，且该装置易于实现地震反射的多次覆盖观测，以提高成果资料的信噪比，有利于复杂地质介质的准确成像和地质解释。2、从弹性波场理论的本构方程、Cauchy方程和Navier方程出发，推导了一阶速度一应力弹性波动方程，并结合交错网格，推导了用于波场正演模拟的任意偶数阶时间一空间差分

7、精度的交错网格差分格式。3、设计了垂直断层、软弱夹层地质模型，采用MATLAB编程语言进行编程实现了正演模拟，得到了波场快照和单炮记录。模拟结果清晰显示了直达波、反射波以及转换波等全波场信息。4、利用F．K滤波、r—p滤波、基于偏振特性的纵、横波分离方法对模拟的波场进行了上、下行波分离以及纵、横波分离，对比分析了各种方法的应用效果。其中，F．K滤波和f—p滤波均可有效分离上、下行波，但在分离纵、横波方面效果欠佳；基于偏振特性的纵、横波分离方法有其独特的优点，对横波分离效果突出，适用于复杂地质情况下的横波波场提取。

8、通过TSP观测装置的改进、波场数值正演模拟算法的构建、编程实现以及对上、下行波和纵、横波等复杂波场的有效分离方法的研究，为进一步利用该新型装置进行隧道超前探测施工及其配套的成像方法研究奠定了基础。图48幅，表2个，参考文献80篇。关键词：隧道地震超前探测(TSP)；有限差分；数值模拟；PML边界条件；上、下行波分离；纵、横波分离分类号：P631万方数据NumericalsimulationandseparationofseismicwavesbasedonreformulatedTSPobservationsys

9、temAbstract：Intheprocessoftunnelexcavation．geologicalhazardsareverylikelyunexpectedduetounknowngeologicalconditionsaheadofconstructionwhichcouldnotonlydelaytheconstructionschedule，butmayalsocausecasualtiesandothersecurityissuesforthepractitioner．Techniqueoftu

10、nneldetectionformsthebasisofthegeologicalhazardspredictionandplaysanimportantroleinpreventingthesehazards．Thus，thestudyoftheirtheoryandpracticeisofgreatsignificance．Amongthetunnelgeologyp