半航空瞬变电磁视电阻率成像及在复杂地形区域隧道勘察中的应用

发布时间：2020-09-28 17:46

　　 随着第十三个五年计划逐渐走向尾声,我国全面建成小康社会也已经步入决胜阶段,“一带一路”和“精准扶贫”等一系列政策相继提出,也意味着基础建设的重点转移到了西部地区,而西部地区地形复杂,地质资料缺乏,传统地质勘探手段如地质探勘与地质钻探等手段已经无法满足工程需要,亟需新型地质勘探手段完善地质勘探体系,半航空瞬变电磁勘探法应运而生。针对接地源半航空瞬变电磁数据解释与成像问题进行了两个方面的研究,一方面是基于偶极子场响应表达式推导出接地长导线源半航空瞬变电磁响应表达式并编写正演程序对典型数值模型进行正演计算,归纳出接地源半航空瞬变电磁响应规律;另一方面引入基于衰减电压的全期视电阻率定义方法,进行典型层状地电模型全期视电阻率计算,并结合工程应用实例,分析该方法的可行性和准确性。本文主要针对上述两个方面开展了探索研究。以叠加思想代替积分思想进行接地长导线源电磁场表达式求解,得出均匀半空间和各向同性水平层状大地条件下偶极子场频率域响应表达式,结合余弦变换,求得接地长导线源半航空瞬变电磁响应表达式,设置均匀半空间模型以及典型层状模型进行数值计算,总结归纳出不同飞行高度、不同偏移距以及不同几何位置条件下的半航空瞬变电磁响应规律,飞行高度和偏移距的变化只会对早期瞬变响应产生影响,而对整体响应影响很小,且接收点与激发源垂直距离越小,早期信号越强,数据质量越强。同时相较于磁场信号来说,衰减电压信号对于半航空瞬变电磁响应规律的刻画能力更强,刻画范围更广。现有的半航空瞬变电磁解释方法大多是基于传统视电阻率进行定义,极限条件很难满足。笔者基于接地长导线源半航空瞬变电磁正演模拟结果,引入以衰减电压为基础进行定义的全期视电阻率概念,以反函数思想代替反演思想推导出全期视电阻率公式并编写相应的计算程序并进行典型地电模型进行数值计算,总结出不同偏移距,不同飞行高度以及不同地层厚度的典型三层地电模型全期视电阻率曲线变化规律。最后针对性地开展接地源半航空瞬变电磁现场试验,获得有效数据,与现场开挖所得地质资料相对比,验证该解释方法在实际工程应用中的可行性和准确性。本文综合了理论推导,数值计算以及现场试验对接地源半航空瞬变电磁响应规律和全期视电阻率解释方法进行详尽的研究与探索,为后续半航空瞬变电磁配套解释系统的形成提供了一定的理论和实践基础,同时也为该方法在实际工程中的推广应用提供了依据。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U452.1;P631.3
【部分图文】：

２．１均匀半空间水平PA极子场

本文编号：2829074