【摘要】：近幾年內,由于國家大力推進高速鐵路建設,越來越多的隧道涌現(xiàn)在較高海拔的西部地區(qū)。在隧道修建逐漸向前向深的掘進過程中,需要對掌子面前方不明情況進行有效探測,再加之西部地區(qū)山峰重巒疊嶂,連綿起伏,地質條件復雜,對于隧道的修建帶來了更多棘手的難題。隨著人們的需求和科技水平地不斷提升,各種地球物理勘探方法都相應實現(xiàn)了各自較為良好的探測方法。在進行水資源以及災害水的探測和預報中,核磁共振法由于可以有效激發(fā)水中的氫質子,故在大多數(shù)地球物理方法中有著更出色的表現(xiàn)。該方法能夠實現(xiàn)對淺地表或巖體中的蓄水層進行有效探測,是當今時代在找水以及隧道災害超前預報領域中較為有效地能直接圈定特定區(qū)域內蓄水層儲水量和空間分布的方法。由于水中的氫質子只有在受到外磁場頻率為拉莫爾頻率的大小時才會向高能級躍遷,即成功激發(fā)。故在多數(shù)核磁共振方法探測中,一般正常使用數(shù)值為拉莫爾頻率大小的激發(fā)頻率的磁場激發(fā)水中的氫質子,而氫質子的拉莫爾頻率恰恰由當?shù)氐牡卮艌龃笮Q定。地磁場分布不均勻,周圍賦存含磁物質或磁性巖體,甚至地磁日變都會對地磁場的大小產生或多或少的影響,這種影響往往會被施工人員忽略,誤認為當?shù)仂o磁場的大小即為真實地磁場的值。故用這樣一個“原先”大小的地磁場值計算出的激發(fā)頻率值與處在真實環(huán)境下水中氫質子的拉莫爾頻率會存在一定的偏差。甚至有時由于偏差過大導致氫質子不能成功向高能級躍遷,從而產生一些不準確的響應,對后期分析解釋以及后續(xù)的施工帶來諸多問題。本文通過針對隧道內實際環(huán)境,隧道中軌道等磁性體進行數(shù)值建模,利用靜磁場三維正演分析幾種磁性體對背景場的影響,證實了一定規(guī)模的鐵磁性物質會對靜地磁場產生幾十到幾百納特的影響。之后基于矢量有限元的激發(fā)場進行核磁共振三維正演模擬和分析,驗證了核磁共振正演的正確和實用性,并在以上基礎上提出一種新的掃頻核磁共振方法即改變核磁共振發(fā)射波形,以對上述影響進行改進。若拉莫爾頻率在激發(fā)掃頻過程恰好與其中的某個頻率相契合,那么將會產生共振信號,并利用矢量有限元方法實現(xiàn)掃頻核磁共振三維正演,提取了有效的核磁共振信號。
【圖文】：

自由核磁矩Larmor進動（此時0）

T與aT關系圖
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U456.3

【參考文獻】

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本文編號：2671049