基于Brune模型巖石破裂近場輻射能評估及工程應(yīng)用

發(fā)布時間：2020-11-10 03:43

　　在礦山、水電站等地質(zhì)災(zāi)害的評估中,輻射能是極其重要的一個震源參數(shù),是災(zāi)害等級判別的一個重要指標。工程微震巖石破裂輻射能的計算需要考慮微震波在傳播過程中的幾何擴散、非彈性衰減和能量補償,并選取適合的震源譜模型,而地震和微震常用計算輻射能的Andrews方法未考慮非彈性衰減和能量補償,并且轉(zhuǎn)角頻率和低頻幅值是輻射能計算的關(guān)鍵,這兩個震源參數(shù)由震源譜擬合得出,而工程微震震源譜模型是否符合地震震源譜模型(即Brune模型),還需進一步研究。鑒于此,本文以地震學(xué)理論知識為基礎(chǔ),以工程微震監(jiān)測數(shù)據(jù)為根據(jù),首先提出了一種適用于微震監(jiān)測的震源譜計算方法,主要考慮了幾何擴散和非彈性衰減系數(shù);其次,改進震源譜參數(shù)擬合目標函數(shù),確定工程微震近場震源譜模型,擬合震源譜獲得合理的轉(zhuǎn)角頻率和低頻幅值;最后,提出工程微震近場輻射能的計算方法,考慮了能量補償,并應(yīng)用到實際工程微震輻射能的評估。通過上述工作,本文主要取得以下研究成果:(1)本文提出的工程微震監(jiān)測的震源譜計算,忽略場地效應(yīng),主要考慮幾何擴散和非彈性衰減效應(yīng),而儀器響應(yīng)需要預(yù)先測定儀器的傳遞函數(shù),對上述因素進行消除后,即可獲得較為合理的震源譜。(2)對震源譜進行優(yōu)化時,將相關(guān)系數(shù)閥值R_0設(shè)為0.8較為合理,剔除不良傳感器位移譜后,震源譜曲線較為集中。(3)采用多傳感器多震源聯(lián)合反演方法分析了兩個工程的非彈性衰減系數(shù),白鶴灘水電站的Q_0較大,介質(zhì)均勻程度較高,衰減較慢,阿舍勒銅礦Q_0較小,介質(zhì)較不均勻,衰減程度較高。(4)對位移譜擬合目標函數(shù)進行改進后,擬合效果得到一定程度的優(yōu)化。通過對阿舍勒銅礦和白鶴灘水電站兩個工程的巖石破裂事件分析,采用傳統(tǒng)目標函數(shù)擬合計算的能量E值比lg目標函數(shù)偏大1倍左右。對目標函數(shù)改進后,降低了對能量的過高估計,減少工程上災(zāi)害等級的誤判。(5)阿舍勒銅礦和白鶴灘水電站巖石破裂事件震源譜均適合ω~(-3)模型。與ω~(-2)模型相比,ω~(-3)模型擬合獲得的轉(zhuǎn)角頻率f_0較大,而低頻幅值Ω_0較小,能量值亦較大。(6)提出巖石破裂事件近場輻射能的計算方法,對兩個工程進行能量評估分析表明:未考慮衰減系數(shù)計算獲得的巖石破裂輻射能E與考慮衰減系數(shù)相比,將大大偏小;未考慮能量補償巖石破裂輻射能E,偏小程度隨著轉(zhuǎn)角頻率的增加而增加。本文基于Andrews方法提出的工程微震近場輻射能計算方法對工程微震能量計算有較好地評估,對工程巖爆等災(zāi)害等級的確定提供較為合理的定量指標。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU45
【部分圖文】：

曲線,位移譜,模型理論,震源譜

）為： 010=[1 ( ) ]th nO ff f 低頻幅值；f0為轉(zhuǎn)角頻率；n 為雙對數(shù)圖中的。）根據(jù)斷層的位錯理論，對震源譜模型作了相關(guān)振幅以 ω-2衰減，提出了 ω-2的震源譜模型，即rune 提出的頻譜模型： 020=1 ( )thO ff f 1972）認為震源譜為 ω-3模型，即 n=3、γ=1： 030=1 ( )thO ff f 論位移譜曲線如圖 2-1，f0=200Hz，Ω0=3×10

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