隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,在交通、水電等領域存在大量已修建和正在修建的地下空間工程。而且,越來越多的地下空間工程規(guī)劃修建在地質(zhì)條件復雜、巖溶發(fā)育的西南山區(qū),這些工程建設中常常遭遇巖溶地質(zhì)災害。目前,工程領域已經(jīng)廣泛采用地球物理類探測方法開展巖溶地質(zhì)災害源的探查工作。然而,對于大面積區(qū)域開展巖溶快速探查的方法尚不成熟。本文結合已經(jīng)開展的地面瞬變電磁巖溶探測的經(jīng)驗,進行了針對淺層巖溶的半航空瞬變電磁探測方法和試驗研究。對淺層巖溶的半航空瞬變電磁響應規(guī)律進行了分析,并開展了基于多旋翼無人機的半航空瞬變電磁野外數(shù)據(jù)采集試驗。本文以淺層巖溶半航空瞬變電磁響應特征為研究對象,采用理論分析數(shù)值試驗與野外試驗相結合的方法。在地面瞬變電磁探測方法的基礎上,通過裝置型式為“地面發(fā)射-空中接收”的半航空瞬變電磁探測方法,針對巖溶發(fā)育地區(qū)的地電特征,開展半航空瞬變電磁響應規(guī)律研究。在半航空瞬變電磁響應規(guī)律研究中,以三維時域有限差分算法為基礎,分別采用接地長導線源和地面回線源瞬變電磁場激勵方式,針對均勻半空間模型和典型層狀模型,以地面發(fā)射-空中接收裝置型式開展了半航空瞬變電磁響應特征研究,驗證了半航空瞬變電磁法對... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 巖溶發(fā)育地區(qū)的勘察現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
    1.3 半航空瞬變電磁研究現(xiàn)狀
        1.3.1 半航空瞬變電磁概述
        1.3.2 半航空瞬變電磁法硬件研究現(xiàn)狀
        1.3.3 半航空瞬變電磁法正反演研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點
第二章 半航空瞬變電磁正演理論
    2.1 控制方程與有限差分離散
    2.2 激勵源的施加與邊界條件處理
    2.3 多分辨網(wǎng)格方法
        2.3.1 控制方程與有限差分的離散方式
        2.3.2 粗-細網(wǎng)格邊界條件
        2.3.3 空間域和時間域的統(tǒng)一
        2.3.4 粗-細網(wǎng)格電阻率
    2.4 GPU加速技術
    2.5 本章小結
第三章 淺層巖溶地質(zhì)模型半航空瞬變電磁響應規(guī)律
    3.1 均勻半空間模型的半航空瞬變電磁響應
        3.1.1 接地長導線源
            3.1.1.1 不同接收高度的響應規(guī)律對比
            3.1.1.2 不同電阻率的響應規(guī)律對比
            3.1.1.3 不同偏移距的響應規(guī)律對比
        3.1.2 地面回線源
            3.1.2.1 不同接收高度的響應規(guī)律對比
            3.1.2.2 不同電阻率的響應規(guī)律對比
            3.1.2.3 不同偏移距的響應規(guī)律對比
    3.2 典型層狀模型的半航空瞬變電磁響應
        3.2.1 接地長導線源
            3.2.1.1 兩層模型半航空瞬變電磁響應特征
            3.2.1.2 三層模型半航空瞬變電磁響應特征
        3.2.2 地面回線源
            3.2.2.1 兩層模型半航空瞬變電磁響應特征
            3.2.2.2 三層模型半航空瞬變電磁響應特征
    3.3 三維巖溶地質(zhì)模型的半航空瞬變電磁響應
        3.3.1 接地長導線源
            3.3.1.1 干溶洞模型
            3.3.1.2 充填型溶洞模型
                3.3.1.2.1 充填巖溶水或巖溶泥質(zhì)的溶洞模型
                3.3.1.2.2 充填巖溶水-巖溶泥質(zhì)的溶洞模型
            3.3.1.3 半充填溶洞模型
        3.3.2 地面回線源
            3.3.2.1 充填型溶洞模型
                3.3.2.1.1 充填巖溶水或巖溶泥質(zhì)的溶洞模型
                3.3.2.1.2 充填巖溶水-巖溶泥質(zhì)的溶洞模型
            3.3.2.2 半充填溶洞模型
    3.4 本章小結
第四章 現(xiàn)場試驗
    4.1 概述
    4.2 試驗方案與設計
    4.3 野外數(shù)據(jù)采集
        4.3.1 準備工作
        4.3.2 半航空瞬變電磁探測試驗
    4.4 數(shù)據(jù)處理與視電阻率計算
        4.4.1 半航空瞬變電磁電阻率定義
        4.4.2 數(shù)據(jù)處理結果
    4.5 地質(zhì)解釋
    4.6 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
在讀期間參與的科研項目
在讀期間的科研成果
在讀期間獲得的獎勵
致謝
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]地空瞬變電磁法研究進展[J]. 張瑩瑩,李貅.  地球物理學進展. 2017(04)
[2]隧（巷）道掘進工作面-鉆孔瞬變電磁超前探測方法物理模擬試驗研究[J]. 孫懷鳳,程銘,宿傳璽,李術才,王世睿,張樂文,范秋雁,李海燕,李凱.  煤炭學報. 2017(08)
[3]鉆孔雷達探測地下不良地質(zhì)體的正演模擬及其復信號分析[J]. 李堯,李術才,劉斌,聶利超,張鳳凱,徐磊,王傳武.  巖土力學. 2017(01)
[4]多輻射場源地空瞬變電磁法快速成像方法研究[J]. 張瑩瑩,李貅,李佳,趙越,姚偉華.  地球物理學進展. 2016(02)
[5]無人機地空瞬變電磁系統(tǒng)在冶山地下巷道探測中的應用[J]. 方濤,張建軍,付成群,王勇.  地球物理學進展. 2015(05)
[6]多輻射場源地空瞬變電磁法多分量全域視電阻率定義[J]. 張瑩瑩,李貅,姚偉華,智慶全,李佳.  地球物理學報. 2015(08)
[7]隧道瞬變電磁任意點垂直分量全域視電阻率解釋方法[J]. 戚志鵬,智慶全,李貅,孫懷鳳.  巖石力學與工程學報. 2015(07)
[8]垂直接觸帶影響下地-井瞬變電磁響應研究[J]. 徐正玉,楊海燕,鄧居智,湯洪志,張華,謝石文,劉少光.  地球物理學進展. 2015(03)
[9]電性源瞬變電磁地空逆合成孔徑成像[J]. 李貅,張瑩瑩,盧緒山,姚偉華.  地球物理學報. 2015(01)
[10]高速公路隧道巖溶區(qū)地質(zhì)結構電磁法精細探測研究[J]. 底青云,安志國,馬鳳山,付長民,許誠.  工程地質(zhì)學報. 2014(04)

博士論文
[1]隧道含水構造三維瞬變電磁場響應特征及突水災害源預報研究[D]. 孫懷鳳.山東大學 2013
[2]基于GPU的三維有限差分直升機瞬變電磁響應并行計算[D]. 關珊珊.吉林大學 2012

碩士論文
[1]隧道含水構造地面—地下瞬變電磁探測方法與響應規(guī)律研究[D]. 李凱.山東大學 2017
[2]直接時間域矢量有限元瞬變電磁三維正演模擬[D]. 李賀.長安大學 2016
[3]隧道掌子面—鉆孔瞬變電磁超前探測方法與試驗研究[D]. 王世睿.山東大學 2016
[4]瞬變電磁法矢量有限元三維正演研究[D]. 姚偉華.長安大學 2015
[5]隧道TBM機瞬變電磁響應三維并行模擬及干擾去除研究[D]. 盧緒山.長安大學 2014
[6]水平電偶源地空系統(tǒng)瞬變電磁法多分量解釋技術及全域視電阻率定義研究[D]. 張瑩瑩.長安大學 2013
[7]瞬變電磁地空系統(tǒng)多分量響應特征研究[D]. 趙越.長安大學 2013
[8]時域電性源地—空電磁探測數(shù)據(jù)預處理研究[D]. 陽貴紅.吉林大學 2012



本文編號：3155694