福建省大学生创新创业训练计划项目申报书(2012最终)

福建省“大学生创新创业训练计划”项目申报书学校名称：福州大学项目名称：隧道超前预报技术中的地震波场模拟及应用项目类型：创新训练项目□创业训练项目□创业实践项目负责人：许鹏洲指导教师：黄真萍福建省教育厅二〇一二年六月2填写须知一、项目分类说明：1.创新训练项目是本科生个人或团队，在校内导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。2.创业训练项目是本科生团队，在校内导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中承担一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，撰写创业报告等工作。3.创业实践项目是学生团队，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。申报该类项目需额外提交企业导师合作指导协议书作为附件。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。四、表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。五、推荐上报的计划项目由学校分管领导在申报书上签署意见、签字并加盖公章后，一式五份（均为原件），报送省教育厅高等教育处。3项目名称隧道超前预报技术中的地震波场模拟及应用项目起止时间2012年6月至2013年12月负责人姓名年级学院学号联系电话E-mail许鹏洲10环境与资源学院[e-mail]项目组成员陈淑云10环境与资源学院[e-mail]吴自成10环境与资源学院[e-mail]朱庆10环境与资源学院[e-mail]雷江10环境与资源学院[e-mail]指导教师姓名黄真萍职务/职称副院长/副教授所在单位福州大学环境与资源学院联系电话[e-mail]校外导师姓名职务/职称所在单位联系电话E-mail一、项目简介（50字左右）该项目根据地震隧道超前预报中实际地质情况，首先理解双相介质波动理论并推导双相介质波动公式，然后建立典型和复杂地质模型的数值模拟模型，计算分析，得到双相介质中相应地质条件下的波动响应特征，最后通过工程实例来验证模拟计算的正确性并以此来指导工程实践。4二、申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）我们在查阅大量文献和资料后了解到随着公路、铁路、水利、矿山及其它工程建设的飞速发展，我国的施工隧道已大量地出现。在施工过程中，由于前方地质情况不明，经常会因遇到断层、破碎带、暗河、高地应力等不良地质体而导致塌方、泥石流、涌水、岩爆冒顶等地质灾害发生。这些灾害的出现，往往会影响施工进度，造成人员伤亡，给施工单位、国家和人民带来严重的经济损失。这时需要在施工过程中采取有效方法，对前方不良地质灾害进行准确的超前预报，以便及时地修正开挖和支护设计方案，避免施工事故发生。由此可见，隧道施工过程中的超前预报工作在隧道工程中的地位和作用都十分重要。然而隧道施工中的地质超前预报是一个国际前沿课题，也是一个难题，各国都在研究之中。目前国内外隧道地质超前预报研究的总体水平还处于发展之中，预报的准确性和精度还有待提高。现阶段的隧道超前预报技术主要是以各种地震波波动技术为主，且经典的地震波理论只适合研究固体或流体单相介质中地震波传播规律。然而，岩石与土一样也是由固体、流体和气体组成，即由固体、流体和气体组成的双相介质或多相介质。地震波在双相或多相介质传播时，其传播规律明显与单相介质中不同。因此为满足隧道工程建设的要求，提高预报的准确性和精度，需根据双相或多相介质理论要加强对地震波在双相或多相介质中的运动及传播规律的研究，而地震波场数值模拟是研究各种地质条件下构造、物性和岩性等各种地质因素与地震波动响应（运动学与动力学）之间关系的一门技术，开展地震波场数值模拟研究对于提高我们对地震波在双相或多相介质中的波动响应特征的认识，解决现代地震隧道超前预报技术所面临的棘手问题具有极其重要的实际意义。所以本项目是在理解双相介质波动理论并推导双相介质波动公式之后，运用数值模拟方法重点研究双相介质中典型和复杂地质模型的波动响应特征并以此来指导地震隧道超前预报。在确定项目研究内容之后，我们组成了由福州大学勘查技术与工程专业2010级本科生组成的研究队伍。我们已经系统学习了计算机应用与编程、工程物探等与该方向有关的专业理论课以及掌握了相关的数值模拟和数据处理软件的应用，也具备了一定的工程实践能力与分工协作能力。而且目前我们学院波动勘测实验室有一台SWS多功能面波仪，同时我们也搜集到了相关的数值模拟和数据处理软件，课题研究所需的软件和工程测试条件已基本具备。5三、项目方案（计划、技术路线、人员分工等）本项目以双相介质波动理论为基础，利用地震波场模拟的方法，对双相介质中的典型地质和复杂地质模型的波动特征展开了研究。对于项目方案现分别从研究思路和研究方法两个方面来说明，具体如下。1、项目研究思路本次项目在研习大量相关学科知识和参阅大量文献资料的前提下，首先，结合工程实际，提出研究对象。然后，推导波动方程，利用地震波场数值模拟软件或开发地震波场数值模拟程序，对双相介质中的典型和复杂地质模型进行数值模拟分析，得出不同地质模型的波动响应特征。最后，通过工程实例来验证模拟计算的正确性并以此来指导双相介质中地震波在隧道超前预报技术中的应用。2、项目研究方法[1]以双相介质地震波动响应、地震波场数值模拟和地震隧道超前预报技术为核心内容，在原有知识储备的基础上，经由多渠道查阅大量相关学科文献及书籍，从中识别对本次论文有帮助的知识，并经过认真分析、全面思考、积极讨论、不断总结，为项目研究目标的实现提供完善的基础理论支持。[2]熟练掌握波场数值模拟软件TESSERAL和熟练运用MATLAB软件开发双相介质波场数值模拟程序，为项目研究目标的实现提供技术支持。[3]熟练掌握地震隧道超前预报系统现场信息采集的操作流程和获得足够的工程实例数据，为项目研究目标的实现提供现实依据。[4]运用高精度交错网格差分法对双相介质中典型和复杂地质模型下的波动响应进行二维数值模拟，得到模拟响应特征。[5]结合工程实例，验证双相介质模拟结果的正确性，并以此指导地震隧道超前预报。[6]根据项目内容，项目组成员分工合作，多讨论交流，共同促使项目顺利进行。6四、项目特色与创新点本次论文的特色与创新之处有以下两点：[1]率先将双相介质理论运用到地震隧道超前预报技术中，并用以指导地震隧道超前预报。[2]在双相介质波动理论的基础上，运用数值模拟的方法研究了典型地质模型和复杂地质介质的波动响应特征。五、项目进度安排2012.6—2012.9上网或到学校图书馆查阅以双相介质地震波动响应、地震波场数值模拟和地震隧道超前预报技术为核心内容的文献资料，并对双相介质中典型和复杂地质模型波场数值模拟进行深入探讨。2012.10-2013.1学习波场数值模拟软件TESSERAL和开发双相介质波场数值模拟程序的MATLAB软件。2013.2—2013.3到施工现场测试并采集地震隧道超前预报波动数据。2013.4-2011.7运用相关软件和编制相关程序，实现双相介质中典型和复杂地质模型波场数值模拟过程。2013.8-2013.10认真分析模拟结果，对比现场测试结果验证模拟的正确性。2013.11-2013.12撰写结题申请报告，准备结题。7六、项目经费使用计划（要求说明项目经费）预算支出科目金额(万元)计算根据及理由资料费0.05复印、打印资料，购买相关书籍。消耗材料费0.35购置电脑配件、仪器电池、充电器、检波器和有关磁盘、光盘等。差旅费0.1调研、现场试验等差旅。合计0.5七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司规模、营业额等）通过双相介质中典型和复杂地质模型的数值模拟，得到波动响应特征，再经过地震隧道超前预报工程实例，验证其正确性并用以指导地震隧道超前预报。在整个项目研究过程中，及时提交预期成果报告，并争取撰写和发表1篇中文核心期刊科技论文。该项目的启动能够让我们掌握双相介质波动理论、波场数值模拟和地震隧道超前预报技术的相关知识，为将来的社会工作奠定基础，而且通过研究也有助于双相介质理论应用范围的扩展和隧道超前预报技术的进一步完善，也可以促进我校科研计划的开展。同时，该科研成果还对工程实践具有一定的指导作用，其价值也是无法估量的。因此，我们迫切要求立项。8指导教师意见：签名：年月日学院（系部）意见：签名盖章：年月日学校意见：签名盖章：年月日