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第 42 卷第 1 期中南大学学报(自然科学版) Vo l .4 2
2011 年 1 月 Journal of Central South University (Science and Technology) Jan. 2011
隧道反射波超前探测有限差分正演模拟与偏移处理
鲁光银,熊瑛,朱自强
(中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙,410083)
摘要:针对地下工程领域隧道不良地质灾害超前探测问题,构建断层、倾斜软弱夹层等地质灾害体的隧道介质
模型,研究隧道反射波超前探测的波场传播机理与偏移成像问题。利用一阶速度-应力弹性波方程和高阶交错网
格差分计算方法,导出隧道工程反射波探测数值模拟的差分计算格式、数值稳定性条件以及边界条件,对上述模
型进行正演模拟,得到相应模型不同时刻的波场快照与地震合成记录;通过对这些模拟结果进行分析,验证高阶
交错网格差分法在隧道波场正演中的有效性。在导出弹性波方程逆时延拓交错网格差分计算格式基础上,通过求
解程函数方程,获取激发时间成像条件,进而得到隧道全波场逆时偏移算法及偏移处理程序,并应用于隧道波场
偏移成像中。研究结果表明:采用高阶交错网格有限差分逆时偏移算法能使反射波归位, 绕射波收敛, 从而大大
提高了隧道工程反射波探测的分辨率,为隧道超前探测资料的解释提供理论依据。
关键词:反射波法;交错网格;正演计算;逆时偏移
中图分类号:+25 文献标志码:A 文章编号:1672−7207(2011)01−0136−06
Detection simulation ahead of tunnel face and reverse-time
migration with reflection wave method
LU Guang-yin, XIONG Yin, ZHU Zi-qiang
(School of Earth Sciences & Info-physics, Central South University, Changsha 410083, China)
Abstract: The propagation and imaging problem of detection ahead of mining tunnel with the reflection wave method in
underground engineering were discussed. Based on the fact that the detection and forecasting for badness geological
structures ahead of the tunneling are difficult, two tunneling conceptual geological models with such geological hazards
in tunnels as fault, tilted weak interlayer in front of tunnel face were construc