本文關(guān)鍵詞：隧道超前預(yù)報檢波器頻率特性測試與校正技術(shù)

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【摘要】：在地形條件較差和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū),碎裂帶、斷層、巖溶、富水巖層等構(gòu)造較多,開挖隧道時較易造成沉陷、塌方、突泥、涌水、開裂等狀況,有較高的施工難度和危險。為保證隧道工程的施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全,對隧道掌子面前方的地質(zhì)情況做超前預(yù)報便成為隧道施工的一個重要環(huán)節(jié)。而利用地震波進(jìn)行隧道超前預(yù)報是隧道超前預(yù)報的最重要的手段。檢波器,即振動傳感器是地震物理勘探領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵器材,也是隧道地震超前預(yù)報的關(guān)鍵器材。如何精確地采集圍巖中的地震反射波是決定預(yù)報是否準(zhǔn)確的重中之重。本文簡要介紹了地震檢波器的分類,分析了動圈式速度檢波器和壓電式加速度檢波器兩類隧道地震常用檢波器的工作原理和特性。研究了檢波器的測試方法,構(gòu)建了檢波器的幅頻特性測試平臺,研究了緊固方式對檢波器測試的影響,并采用振動臺法和正弦掃頻激勵法對動圈式檢波器進(jìn)行了測試。測試得知動圈式檢波器幅頻特性在高頻段與理論上有差距,壓電式檢波器無論低頻或高頻都表現(xiàn)較好。探討了幾種傳感器的動態(tài)補償方法,通過分析后設(shè)計利用零極點補償法對動圈式檢波器進(jìn)行了低頻拓展。制作PCB電路板后在振動臺上測試結(jié)果基本達(dá)到設(shè)計要求。通過串聯(lián)電路補償后,動圈式檢波器的自然頻率從100Hz下降至10Hz,阻尼比接近最佳阻尼,靈敏度顯著提高。分析了幾種檢波器耦合方式,利用有限差分?jǐn)?shù)值模擬對黃油耦合和理想耦合條件下地震波傳播規(guī)律進(jìn)行研究,以此證明采用黃油耦合會使地震波頻率變化、幅值降低,這些可能會影響到探測結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后,本文將壓電式加速度檢波器應(yīng)用到縉云山隧道地質(zhì)超前預(yù)報的工程實例中,分析得到該隧道掌子面前方地質(zhì)情況,并為隧道施工提供了有效建議。通過對頻譜分析得知,隧道地震波基本都在0~1000Hz,且大量振動在100Hz以下,1000Hz以上信號很弱,說明本文低頻拓展后的動圈式檢波器帶寬非常適合于隧道地震超前預(yù)報。
【關(guān)鍵詞】：隧道地質(zhì)超前預(yù)報 檢波器 幅頻特性 耦合
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U452.11;TN763.1
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 引言8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 檢波器測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 傳感器動態(tài)特性改進(jìn)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 隧道地震波場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要工作14-16
• 2 地震檢波器的基本原理16-28
• 2.1 動圈式速度型檢波器16-22
• 2.1.1 動圈式速度型檢波器的結(jié)構(gòu)與原理16-17
• 2.1.2 動圈式速度型檢波器的幅頻、相頻特性分析17-20
• 2.1.3 動圈式速度型檢波器的性能技術(shù)指標(biāo)20-22
• 2.2 壓電式檢波器22-26
• 2.2.1 壓電式檢波器的結(jié)構(gòu)與原理22-23
• 2.2.2 壓電檢波器頻率特性及基本特點23-26
• 2.3 小結(jié)26-28
• 3 地震檢波器的測試28-52
• 3.1 檢波器測試原理28-34
• 3.1.1 振動臺法28-31
• 3.1.2 直流激勵法31-33
• 3.1.3 正弦掃頻激勵法33-34
• 3.2 振動臺測試平臺的構(gòu)建34-44
• 3.2.1 振動臺34-35
• 3.2.2 檢波器緊固方式對測試效果的影響實驗35-43
• 3.2.3 三種緊固方式效果分析43-44
• 3.3 動圈式速度檢波器的測試44-50
• 3.3.1 振動臺法測靈敏度44-48
• 3.3.2 正弦掃頻激勵法48-50
• 3.4 小結(jié)50-52
• 4 動圈式檢波器幅頻特性的改進(jìn)52-68
• 4.1 傳感器低頻拓展方法52-55
• 4.1.1 無源補償53
• 4.1.2 反饋補償53-54
• 4.1.3 零極點補償54-55
• 4.2 補償電路的設(shè)計55-64
• 4.2.1 檢波器的傳遞函數(shù)55-57
• 4.2.2 低頻補償基本原理57-58
• 4.2.3 檢波器補償電路的設(shè)計58-64
• 4.3 補償網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)64-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 5 黃油效果的地震數(shù)值模擬68-76
• 5.1 檢波器的耦合方式68-69
• 5.2 彈性介質(zhì)中的波動方程69-71
• 5.3 黃油中的地震波場數(shù)值模擬71-74
• 5.4 小結(jié)74-76
• 6 隧道超前預(yù)報工程應(yīng)用76-84
• 6.1 工程概況76
• 6.2 隧道地震超前預(yù)報施工方法76-78
• 6.3 處理結(jié)果地質(zhì)解釋78-81
• 6.4 結(jié)論及建議81-82
• 6.5 驗證情況82-83
• 6.6 小結(jié)83-84
• 7 總結(jié)與展望84-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：907998