采空区及堤坝渗漏瞬变电磁探测研究
发布时间：2020-12-31 16:52
瞬变电磁法以其探测深度大以及横向探测分辨率高的优点,在寻找含水地质构造等方面取得了很好的应用效果。本文针对含水采空区复杂地层瞬变电磁探测问题,设计了简化的采空区三维复杂模型,针对堤坝渗漏瞬变电磁场探测,设计了含两种渗漏通道的梯形堤坝模型。分别采用大回线源和长方形小回线源分析研究了这两类模型在表面及断面的瞬变电磁响应特征,利用中心点垂直磁场分量晚期视电阻率计算方法分析了模型纵向电性特征分布,另外对实测数据进行反演处理以验证瞬变电磁法的实际应用效果,具体研究内容及结论如下:首先,采用非均匀剖分时域有限差分方法实现了地面探测地质问题模型的三维正演,实现了采空区和渗漏通道的三维建模,并分析了常见含水构造的瞬变电磁响应特征,完成了正演程序对复杂地层介质的瞬变电磁响应数值模拟。通过分析发现:不管是地下还是地表,电磁场等值线在低阻介质内较为集中,低阻介质在地面的投影位置磁场强度衰减的慢,高阻介质恰好相反;磁场垂直分量等值线分布形态在低阻介质所处位置均发生了改变,且电磁场分量等值线断面图中勾画出的异常体,其位置、范围、轮廓与模型事先设定的基本相同。其次,分别利用大回线源和长方形回线源探测装置,对上述两...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维非均匀网格离散形式
格点的磁场（或电场）是有一定关系的，且每一个空间单元的物性参数已提前赋值给出。图2-1 三维非均匀网格离散形式 图2-2 电场分量与磁场分量采样位置关系
（a）电场单元 （b）磁场单元图 2-3 交错网格中电场单元和磁场单元位置关系沿X 轴方向上把研究区域剖分成 Nx段，则有 Nx+1 个节点；节点编号 i 依次为 i=1,2,……, Nx+1，网格间距是 （i=1,2,……Nx）；沿 y 轴方向剖分成 Ny 段，则有 Ny+1 个节点，节点编号 j 依次为 j=1,2,……, Ny+1，网格间距是 （j=1,2,……Ny）；沿 Z 轴方向剖分成 Nz 段，则有 Nz+1 个节点，节点编号 k 依次为k=1,2,……, Nk+1，网格间距是 （j=1,2,……Nk）。例如，若某处 标记为 ( , , )，与之相邻的 则应标记为 ( , 12, )，相邻的 就是 ( 1, , )。由于电场和磁场的计算是交替进行的，并且要首先计算电场，所以选取时间步进方式为：电场计算时刻标记为 n，相应磁场计算时刻为 n+1/2。本文将采用如下所述的网格划分方式：发射线框附近区域使用均匀网格，两
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维起伏地形条件下航空瞬变电磁响应特征研究[J]. 赵越,李貅,王祎鹏,郭建磊,曾友强. 地球物理学报. 2017 (01)
[2]瞬变电磁法在门头沟某采空区勘察中的应用[J]. 隋宏岩,曹江涛,方勇. 勘察科学技术. 2016(03)
[3]瞬变电磁法全空间三维伪谱法模拟[J]. 刘晓,谭捍东. 地球物理学进展. 2016(01)
[4]考虑关断时间的回线源激发TEM三维时域有限差分正演[J]. 孙怀凤,李貅,李术才,戚志鹏,王祎鹏,苏茂鑫,薛翊国,刘斌. 地球物理学报. 2013(03)
[5]隧道瞬变电磁多点阵列式探测方法研究[J]. 孙怀凤,李术才,李貅,戚志鹏,苏茂鑫,薛翊国,郭文波,刘人太,韩伟伟. 岩石力学与工程学报. 2011(11)
[6]瞬变电磁法在基岩找水中的应用[J]. 张玉良,马安丽. 地下水. 2010(04)
[7]瞬变电磁法正反演问题研究进展[J]. 薛国强,李貅,底青云. 地球物理学进展. 2008(04)
[8]矿井瞬变电磁法三维时域有限差分数值模拟[J]. 岳建华,杨海燕,胡搏. 地球物理学进展. 2007(06)
[9]瞬变电磁法偶极装置模型实验研究[J]. 刘长胜,林君,嵇艳鞠,吴国强. 物探与化探. 2006(05)
[10]电导率分块均匀的瞬变电磁2.5维有限元数值模拟[J]. 熊彬,罗延钟. 地球物理学报. 2006(02)
博士论文
[1]矩形小回线源三维瞬变电磁场响应特征及堤坝渗漏探测研究[D]. 邓中俊.中国地质大学(北京) 2015
[2]隧道含水构造三维瞬变电磁场响应特征及突水灾害源预报研究[D]. 孙怀凤.山东大学 2013
硕士论文
[1]非均匀网格剖分的时域有限差分瞬变电磁三维正演[D]. 徐岩.中国地质大学(北京) 2017
[2]基于有限差分的瞬变电磁三维数值模拟[D]. 刘尧.中国地质大学(北京) 2015
[3]回线源瞬变电磁法探测能力研究[D]. 王战军.中南大学 2012
[4]导电媒质中三维似稳瞬态电磁场的FDTD数值模拟[D]. 史红蓓.江苏大学 2009
[5]带地形的瞬变电磁法三维数值模拟[D]. 肖怀宇.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：2949976
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维非均匀网格离散形式
格点的磁场（或电场）是有一定关系的，且每一个空间单元的物性参数已提前赋值给出。图2-1 三维非均匀网格离散形式 图2-2 电场分量与磁场分量采样位置关系
（a）电场单元 （b）磁场单元图 2-3 交错网格中电场单元和磁场单元位置关系沿X 轴方向上把研究区域剖分成 Nx段，则有 Nx+1 个节点；节点编号 i 依次为 i=1,2,……, Nx+1，网格间距是 （i=1,2,……Nx）；沿 y 轴方向剖分成 Ny 段，则有 Ny+1 个节点，节点编号 j 依次为 j=1,2,……, Ny+1，网格间距是 （j=1,2,……Ny）；沿 Z 轴方向剖分成 Nz 段，则有 Nz+1 个节点，节点编号 k 依次为k=1,2,……, Nk+1，网格间距是 （j=1,2,……Nk）。例如，若某处 标记为 ( , , )，与之相邻的 则应标记为 ( , 12, )，相邻的 就是 ( 1, , )。由于电场和磁场的计算是交替进行的，并且要首先计算电场，所以选取时间步进方式为：电场计算时刻标记为 n，相应磁场计算时刻为 n+1/2。本文将采用如下所述的网格划分方式：发射线框附近区域使用均匀网格，两
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维起伏地形条件下航空瞬变电磁响应特征研究[J]. 赵越,李貅,王祎鹏,郭建磊,曾友强. 地球物理学报. 2017 (01)
[2]瞬变电磁法在门头沟某采空区勘察中的应用[J]. 隋宏岩,曹江涛,方勇. 勘察科学技术. 2016(03)
[3]瞬变电磁法全空间三维伪谱法模拟[J]. 刘晓,谭捍东. 地球物理学进展. 2016(01)
[4]考虑关断时间的回线源激发TEM三维时域有限差分正演[J]. 孙怀凤,李貅,李术才,戚志鹏,王祎鹏,苏茂鑫,薛翊国,刘斌. 地球物理学报. 2013(03)
[5]隧道瞬变电磁多点阵列式探测方法研究[J]. 孙怀凤,李术才,李貅,戚志鹏,苏茂鑫,薛翊国,郭文波,刘人太,韩伟伟. 岩石力学与工程学报. 2011(11)
[6]瞬变电磁法在基岩找水中的应用[J]. 张玉良,马安丽. 地下水. 2010(04)
[7]瞬变电磁法正反演问题研究进展[J]. 薛国强,李貅,底青云. 地球物理学进展. 2008(04)
[8]矿井瞬变电磁法三维时域有限差分数值模拟[J]. 岳建华,杨海燕,胡搏. 地球物理学进展. 2007(06)
[9]瞬变电磁法偶极装置模型实验研究[J]. 刘长胜,林君,嵇艳鞠,吴国强. 物探与化探. 2006(05)
[10]电导率分块均匀的瞬变电磁2.5维有限元数值模拟[J]. 熊彬,罗延钟. 地球物理学报. 2006(02)
博士论文
[1]矩形小回线源三维瞬变电磁场响应特征及堤坝渗漏探测研究[D]. 邓中俊.中国地质大学(北京) 2015
[2]隧道含水构造三维瞬变电磁场响应特征及突水灾害源预报研究[D]. 孙怀凤.山东大学 2013
硕士论文
[1]非均匀网格剖分的时域有限差分瞬变电磁三维正演[D]. 徐岩.中国地质大学(北京) 2017
[2]基于有限差分的瞬变电磁三维数值模拟[D]. 刘尧.中国地质大学(北京) 2015
[3]回线源瞬变电磁法探测能力研究[D]. 王战军.中南大学 2012
[4]导电媒质中三维似稳瞬态电磁场的FDTD数值模拟[D]. 史红蓓.江苏大学 2009
[5]带地形的瞬变电磁法三维数值模拟[D]. 肖怀宇.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：2949976
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