地质学论文_钻孔瞬变电磁响应规律与水体定位研

文章目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状和存在的问题

    1.2.1 瞬变电磁法研究现状

    1.2.2 钻孔瞬变电磁法研究现状

1.3 研究目标、内容、方法和技术路线

    1.3.1 研究目标和研究内容

    1.3.2 研究方法和技术路线

1.4 论文主要成果与创新

    1.4.1 论文主要成果

    1.4.2 主要创新点

第二章 钻孔瞬变电磁三维正演原理

2.1 钻孔瞬变电磁法基本原理

2.2 控制方程与有限差分的离散方式

2.3 等效电流环原理

2.4 本章小结

第三章 地面钻孔瞬变电磁三维响应规律

3.1 均匀半空间模型的钻孔瞬变电磁响应

3.2 层状模型的钻孔瞬变电磁响应

3.3 三维目标体的钻孔瞬变电磁响应

3.4 本章小结

第四章 隧道钻孔瞬变电磁三维响应规律

4.1 均匀半空间模型的钻孔瞬变电磁响应

4.2 三维目标体的钻孔瞬变电磁响应

4.3 基于总场的水体定位方法研究

4.4 本章小结

第五章 现场试验

5.1 概述

5.2 试验方案与设计

5.3 数据处理与目标体定位

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在读期间参与的科研项目

在读期间发表的科研成果

在读期间获得的奖励

致谢

学位论文评阅及答辩情况表

文章摘要:瞬变电磁具有对低电阻率目标体敏感的优势,因此常应用于地面和隧道工程中进行水体探查。进行地面瞬变电磁探测时,通常在地表铺设一矩形回线作为发射源,在回线内部采集二次场衰减信号;用于隧道超前探测时则将回线源布在掘进方向掌子面上。然而,发射磁矩、探测深度、水体大小等多方面因素会导致常规瞬变电磁探测无法满足大深度、小目标精细探测。鉴于前期勘察和隧道超前探测时通常设计超前钻孔,本文研究地面（或隧道掌子面）发射、钻孔中接收的钻孔瞬变电磁探测方法。钻孔瞬变电磁探测方法相较于传统方法优势十分明显:钻孔的存在使接收探头距离探测目标更近,观测的响应信号会更强,有利于实现小目标的探测与识别;同时,增加钻孔深度可加大钻孔瞬变电磁的测深,适当增加发射线圈磁矩,便可实现大深度探测。然而,不同类型异常目标对钻孔瞬变电磁的响应规律尚不清楚,异常定位方法缺少适用性。针对上述问题,本研究基于时域有限差分方法,研究了钻孔瞬变电磁的探测方法响应规律,探索了地面和隧道掌子面钻孔瞬变电磁三分量响应特征,提出了基于总场的水体定位方法。结合典型地质灾害源特征,设计一系列含异常体的三维地电模型并进行正演模拟,绘制钻孔瞬变电磁三分量时间道响应曲线,验证了钻孔瞬变电磁对不同水平方位和垂直方位目标体均具有敏感性。之后模拟隧道模型全面而深入的研究了隧道掌子面的钻孔瞬变电磁三分量响应规律。提出了基于总场的定位方法进行异常体定位:研究利用钻孔瞬变电磁总场XY分量之差的曲线零点确定异常体所在深度;利用钻孔瞬变电磁总场XY分量之差的曲线形态特征确定异常体所在方位。采用新的定位思路,优化数据处理过程,100%保留了原始数据的有效信息。本文中的研究内容对钻孔瞬变电磁的后续研究和实际工程应用具有参考和借鉴意义。并为地面钻孔瞬变电磁探测和隧道掌子面的钻孔内预报提供定位方法和理论依据。

文章关键词:

论文DOI:10.27272/d.cnki.gshdu.2020.000769

论文分类号:U452.1;P631.325

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