基于ANSYS的瞬态瑞雷面波法地下空洞勘测参数分析

论文摘要

建设项目的工程场地不可避免的会跨越溶洞、采空区、涵管、土洞等物理力学性质有别于周围介质的这一类地下空洞,这些地下空洞会对建设工程造成严重的地质病害,因此检测这一类地下空洞的埋藏条件对工程的质量和安全有很重要的意义。瞬态瑞雷面波勘探法正是适用于检测大面积工程岩土场地中地下空洞埋藏条件的一种经济有效的物探方法。研究采用瞬态瑞雷面波法现场勘测地下空洞时的装置参数的选取以及地层结构对勘测效果的影响,工作繁重且不经济,可以考虑采用有限元模拟方法来达到研究目的。本文探讨了采用ANSYS数值模拟实现瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞的方法,模拟结果表明采用数值模拟方法代替现场勘测进行研究是可行的。本文以瞬态瑞雷波法的基本原理、数据处理及资料分析为基础,建立一系列的含有地下空洞的地层模型,统计分析研究采用瑞雷面波法勘测时各个参数对探测效果的影响,得到了可以运用于指导瞬态瑞雷面波勘测地下空洞的工程建议。采用瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞埋藏条件时,偏移距的选取对勘测效果影响最大；通过变化布极位置的可以确定地下空洞的位置。地层结构对采用瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞也有一定的影响,其中影响最大的是覆盖层的厚度变化。最后,选取已知工程地质条件和地下空洞埋深及洞径的工程场地,采用瞬态瑞雷面波法进行勘探,对现场探测的数据进行分析整理,验证了本文提出的工程建议的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 瞬态面波法国内外研究现状
• 1.2.2 瞬态瑞雷面波法应用的数值模拟现状研究
• 1.3 研究内容
• 第2章 瞬态瑞雷面波法的基本原理及工作方法
• 2.1 瞬态瑞雷波法勘探原理
• 2.2 野外工作方法
• 2.3 瑞雷波资料解释方法
• 2.4 地下空洞埋藏深度的勘测方法
• 第3章 瞬态瑞雷面波法ANSYS数值模拟方法的实现
• 3.1 ANSYS有限元软件及其瞬态动力学分析理论简介
• 3.1.1 ANSYS有限元软件简介
• 3.1.2 瞬态动力学分析理论简介
• 3.2 ANSYS有限元数值模拟分析
• 3.2.1 建立模型
• 3.2.2 边界处理
• 3.2.3 施加荷载
• 3.2.4 数据采集
• 3.2.5 数据处理
• 3.3 ANSYS数值模拟瞬态瑞雷面波勘测地下空洞实例
• 第4章 装置参数的选取对瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞效果的影响
• 4.1 道间距的选取对瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞效果的影响
• 4.2 偏移距的选取对瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞效果的影响
• 4.3 布极位置的选取对瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞效果的影响
• 4.4 小结
• 第5章 地层结构对瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞效果的影响
• 5.1 覆盖层厚度变化对瞬态瑞雷面波勘测地下空洞效果的影响
• 5.2 覆盖层材料变化对瞬态瑞雷面波勘测地下空洞效果的影响
• 5.3 基岩顶板厚度变化对瞬态瑞雷面波勘测地下空洞效果的影响
• 5.4 洞径变化对瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞埋深的影响
• 5.5 地下空洞充填情况对瞬态瑞雷面波勘测空洞埋深的影响
• 5.6 小结
• 第6章 瞬态瑞雷面波法勘测地下空洞的工程验证
• 6.1 现场勘查区工程地质条件
• 6.1.1 地质构造
• 6.1.2 地层岩性
• 6.1.3 水文地质
• 6.1.4 地震效应
• 6.2 瞬态瑞雷面波法现场勘测
• 6.2.1 勘测现场地层结构
• 6.2.2 现场勘测方案设计
• 6.2.3 现场勘测结果
• 6.3 瞬态瑞雷面波法现场勘测与数值模拟计算对比分析
• 6.3.1 数值模型建立
• 6.3.2 现场勘测与数值模拟所得频散曲线比较
• 6.3.3 现场勘测与数值模拟所得结果比较
• 6.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果