隨著我國水利水電事業(yè)的飛速發(fā)展,20世紀(jì)中后期開始,我國水壩建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。但隨著時間的推移,有些堤壩由于當(dāng)時的建設(shè)施工條件限制,加上長時間的江水浸泡、雨水腐蝕和自然風(fēng)化等不可避免的水文環(huán)境破壞,每年到汛期時節(jié),堤壩滲漏以及潰壩的情況時有發(fā)生,這無疑是我國社會經(jīng)濟發(fā)展以及水庫下游的人民群眾生命財產(chǎn)安全的重大安全隱患。因此,做好堤壩滲漏的檢查工作顯得十分重要。目前我國堤壩滲漏探測通常是照搬地球物理探測方法,導(dǎo)致一些檢測設(shè)備受地形環(huán)境等因素的影響,引起測量結(jié)果不準(zhǔn)確、探測效率不高等問題。針對以上問題,本文設(shè)計了新型接地導(dǎo)線源磁電阻率（MMR）接收系統(tǒng)原理樣機。磁電阻率探測方法早期在地面、空中和海洋探測中已經(jīng)有了十分廣泛的應(yīng)用,近年來隨著各國學(xué)者的不斷深入,Willowstick公司將MMR探測方法應(yīng)用于堤壩滲漏的檢測當(dāng)中并取得了可觀的探測結(jié)果。其主要是通過地下滲漏流徑的電導(dǎo)率與背景材料電導(dǎo)率的差異而探測地下水優(yōu)先流徑。通過在堤壩兩側(cè)放置發(fā)射電極,發(fā)射一定頻率的低頻正弦交流信號,由于滲漏的存在會使?jié)B漏位置的電導(dǎo)率低于非滲漏處,滲漏位置就為成為電流的優(yōu)先流徑。通過使用高精度磁傳感器接收系統(tǒng)測... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

瞬變電磁原理圖

第1章緒論5地面MMR測量方法的示意圖如圖1.2所示，其測量方法為中梯形觀測方法，發(fā)射導(dǎo)線以馬蹄形繞開測量區(qū)域，以最大限度的減小導(dǎo)線中源信號對測區(qū)測量的干擾[36-37]。發(fā)射機發(fā)射大功率低頻交變電流，接收系統(tǒng)在測區(qū)內(nèi)每間隔幾米到幾十米一個測點對磁場數(shù)據(jù)進行采集[21]。圖1.2MMR測量方法示意圖最初階段MMR探測方法被應(yīng)用于對礦產(chǎn)資源的勘探，得益于其特殊的測量方式，該測量方法在尋找石墨礦和鋅礦等與背景場導(dǎo)電性差異較大的礦體中得以廣泛應(yīng)用[38-39]。但由于該方法的異常信號較低，通常只有nT數(shù)量級甚至更低[40]，且MMR響應(yīng)只與目標(biāo)體和背景的電導(dǎo)率之比有關(guān)，同時，該方法觀察結(jié)果的復(fù)雜性較高，因此沒有在礦產(chǎn)勘察中廣泛應(yīng)用。根據(jù)MMR探測方法的優(yōu)勢，Willowstick公司利用該方法對地下水的流徑進行探測并取得了明顯的成果[26]，相比于其它傳統(tǒng)地球物理探測方法，MMR探測方法在堤壩滲漏探測領(lǐng)域中是一種比較新的探測方式，其在理論、方法以及應(yīng)用方面都很不成熟。目前國內(nèi)外很多勘探方法還是使用的TEM接收系統(tǒng)進行MMR信號的接收，由于TEM是寬頻接收系統(tǒng)，其對工頻及環(huán)境噪聲的抑制效果不明顯，導(dǎo)致其在工頻噪聲較大的環(huán)境中易飽和，探測靈敏度不高。與傳統(tǒng)地球物理探測方法相比，MMR方法描繪地下水系統(tǒng)具有快速、經(jīng)濟、微創(chuàng)等優(yōu)勢。隨著正反演算法的飛速發(fā)展，MMR所受到技術(shù)上的局限逐漸減小，其在方法上的特殊性逐漸凸顯，應(yīng)用范圍也不斷擴展。國內(nèi)對于該方法的應(yīng)用較少，目前記載的僅有2019年10月，武漢市的長江勘探規(guī)劃設(shè)計有限責(zé)任公司將Willowstick公司的的探測系統(tǒng)應(yīng)用在我國湖北和貴州兩處水壩進行了堤壩滲漏

第2章接地導(dǎo)線源磁電阻率（MMR）探測理論基礎(chǔ)12()=4∫′(′)×(′)|′|′Ω···················（2.22）對于均勻地下空間()=0，磁場強度僅存在一次場0。由式2.22可知，MMR對電導(dǎo)率梯度分布較為敏感，如果地下優(yōu)先流徑與背景材料的電導(dǎo)率差異較大，那么通過MMR方法可以準(zhǔn)確的探測出優(yōu)先流徑的存在。2.2接地導(dǎo)線源磁電阻率探測電磁仿真由2.1節(jié)接地導(dǎo)線源磁電阻率法探測原理可知，由于堤壩材料的電導(dǎo)率與滲漏流徑中水流的電導(dǎo)率存在差異，在堤壩滲漏探測時可以通過向探測區(qū)域注入低頻交變電流場，在堤壩上方探測由優(yōu)先流徑引發(fā)的磁場變化情況來擬合地下水的優(yōu)先流徑。在進行接地導(dǎo)線源磁電阻率接收系統(tǒng)的設(shè)計之前，本文首先對接收系統(tǒng)的各項參數(shù)要求進行分析，采用COMSOL電磁仿真軟件建立了堤壩滲漏探測的仿真模型，設(shè)仿真區(qū)域為長100m，寬100m，高50m的三維立體空間區(qū)域，該區(qū)域中心為空氣和水平面的分界，上半部分空間材料為空氣，電導(dǎo)率為無窮小，下半部分材料為流體水，電導(dǎo)率采用COMSOL默認(rèn)值0.5S/m，在水中建立一個壩頂寬度為10m，高度為25m，坡比為1:1的混凝土材料堤壩，電導(dǎo)率采用COMSOL默認(rèn)值2×103S/m。圖2.2COMSOL堤壩滲漏仿真模型由于MMR探測方法是基于Maxwell方程組的準(zhǔn)靜態(tài)條件，因此需要考慮接地導(dǎo)線源發(fā)射的低頻交變電流頻率應(yīng)盡量小于400Hz，為了減少50Hz工頻噪

【參考文獻】：
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本文編號：3246177