發(fā)布時(shí)間：2021-03-05 02:51

　　煤礦水害問題一直是制約著我國(guó)煤炭安全生產(chǎn)的重要因素之一,隨著礦井開采深度、強(qiáng)度及速度的增加,煤礦水害問題日益突出,而礦井瞬變電磁法由于其分辨率高、體積效應(yīng)小、施工方便等優(yōu)越性,在煤礦小區(qū)域水害探測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。本文從磁偶極子出發(fā),推導(dǎo)了其半空間與全空間瞬變電磁場(chǎng)解析式,并通過對(duì)其積分得到礦井多匝小回線源半空間與全空間磁場(chǎng)強(qiáng)度及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算公式,并推導(dǎo)了兩種情況下的晚期視電阻率計(jì)算方法與時(shí)深轉(zhuǎn)換方法。針對(duì)礦井瞬變電磁法的正演,本文從麥克斯韋方程出發(fā),推導(dǎo)了礦井多匝小回線源瞬變電磁場(chǎng)的有限元方程,采用四面體網(wǎng)格剖分,推導(dǎo)了其矢量基函數(shù),并采用伽遼金法求解有限元控制方程,采用后退歐拉公式對(duì)計(jì)算時(shí)間進(jìn)行離散,并結(jié)合MUMPS并行求解器實(shí)現(xiàn)大型線型稀疏方程組的求解,結(jié)合無限元理論,在計(jì)算區(qū)域外圍設(shè)置無限元域,模擬電磁場(chǎng)傳播到無限遠(yuǎn)處,采用局部網(wǎng)格加密的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格剖分方法進(jìn)行有針對(duì)性地加密,并驗(yàn)證了算法的精確性�；诶碚撗芯炕A(chǔ),本文對(duì)半全空間條件下各種不同情況的瞬變電磁響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了正演研究,并開展了一系列現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。主要研究成果如下:（1）礦井多匝小回線源半全空間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的衰減規(guī)律一... 

【文章來源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

瞬變電磁法的工作原理

博士學(xué)位論文間磁場(chǎng)不會(huì)立即消失。由于介質(zhì)的歐姆損耗，由該大地空間產(chǎn)迅速衰減，由其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨之迅速衰減，這種衰減的磁場(chǎng)介質(zhì)中感應(yīng)出新的強(qiáng)度更弱的渦流。這一過程不斷持續(xù)下去，耗將磁場(chǎng)能量消耗完畢為止。這便是大地中的瞬變電磁過程，的電磁場(chǎng)便是大地的瞬變電磁場(chǎng)。瞬變電磁法就是利用這一特阻體。

圖 2-2 回線源的磁力線（半空間）Figure 2-2 Magnetic line of loop source (half-space)電磁法的工作時(shí)序如圖 2-3 所示，在 t＝0 時(shí)刻，電流開始供電以一定波形的電流（一般為方波），電流開始關(guān)斷時(shí)，地質(zhì)體，并激發(fā)產(chǎn)生感應(yīng)渦流，其渦流強(qiáng)度在此過程中不斷變大。在地空間中的電磁場(chǎng)其實(shí)是不斷衰減的一次場(chǎng)和不斷增強(qiáng)的二次后感應(yīng)渦流不斷衰減，接收線圈此時(shí)開始接收感應(yīng)電磁場(chǎng)的信攜帶地質(zhì)體信息的純二次場(chǎng)信號(hào)，這也是瞬變電磁法的一大優(yōu)

【參考文獻(xiàn)】：
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