【摘要】：瞬變電磁法(TEM)是一種基于電磁感應(yīng)原理而建立的時(shí)間域人工源電磁探測(cè)方法。目前,瞬變電磁勘探的正、反演理論研究多是基于各向同性介質(zhì)模型。然而,隨著研究的不斷深入,地下介質(zhì)的各向異性所引起的觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化逐漸引起了研究人員們的關(guān)注。越來(lái)越多的理論研究和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,地下介質(zhì)各種物理性質(zhì)的各向異性會(huì)導(dǎo)致相關(guān)地球物理場(chǎng)響應(yīng)發(fā)生明顯變化。其中,電磁波阻抗響應(yīng)函數(shù)對(duì)電性各向異性非常敏感。與之相應(yīng)的是,地表觀測(cè)到的電磁探測(cè)數(shù)據(jù)也會(huì)受地下介質(zhì)的各向異性特征影響而產(chǎn)生較大的變化。因此,立足于提高地球電磁探測(cè)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性,有必要對(duì)各向異性介質(zhì)中的電磁正演響應(yīng)與反演方法開(kāi)展深入研究。本文以地下介質(zhì)的電性各向異性理論為基礎(chǔ),對(duì)各向異性介質(zhì)中的電性源瞬變電磁法一維正、反演方法進(jìn)行了理論研究。在正演方面,首先以常規(guī)瞬變電磁正演理論為基礎(chǔ),在電磁波阻抗遞推過(guò)程中引入了各向異性張量,從而推導(dǎo)得出了各向異性介質(zhì)中的電性源瞬變電磁地面波阻抗頻率域表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,利用Guptasarma算法得到各向異性介質(zhì)中瞬變電磁場(chǎng)的時(shí)間域表達(dá)式。在反演方面,以O(shè)ccam反演理論為基礎(chǔ),在反演的梯度計(jì)算、粗糙度矩陣組成等重要步驟中引入了電性各向異性正演理論,從而實(shí)現(xiàn)了基于各向異性介質(zhì)的電性源瞬變電磁數(shù)據(jù)反演算法。在前述正、反演方法研究的基礎(chǔ)上完成了相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn),并開(kāi)展了大量的理論算例的研究。其中,正演實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,模型介質(zhì)中的各向異性會(huì)對(duì)正演響應(yīng)產(chǎn)生影響。各向異性介質(zhì)對(duì)瞬變電磁場(chǎng)的影響具體表現(xiàn)為,模型的各向異性程度越高,瞬變電磁場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的畸變?cè)絿?yán)重,從而導(dǎo)致常規(guī)反演結(jié)果與真實(shí)模型參數(shù)之間產(chǎn)生較大的偏差。反演方面,以電性各向異性正演為基礎(chǔ)的Occam反演取得了良好的反演成像結(jié)果。對(duì)理論模型的驗(yàn)算表明,基于各向異性理論的瞬變電磁正、反演運(yùn)算可以確保反演結(jié)果的正確性和可靠性。在此基礎(chǔ)上,該運(yùn)算方式還可以對(duì)地下介質(zhì)有更加細(xì)致的區(qū)分,加深對(duì)地下介質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
【圖文】：

第一章 緒 論1.1 研究的背景與意義瞬變電磁法[1,2]（簡(jiǎn)稱(chēng) TEM）也稱(chēng)時(shí)間域電磁法（簡(jiǎn)稱(chēng) TDEM），是一種重要的電磁探測(cè)方法，是電磁學(xué)領(lǐng)域的前沿分支。該方法是一種基于電磁感應(yīng)原理而建立的時(shí)域人工源電磁檢測(cè)方法。該方法使用不接地回線或接地線源將脈沖電磁場(chǎng)（一次場(chǎng)）發(fā)送至地下，激勵(lì)地下導(dǎo)電地質(zhì)體產(chǎn)生二次渦旋電流，并在空間中形成二次磁場(chǎng)（二次場(chǎng)）。如圖 1-1 所示，當(dāng)不接地回線或接地線源電流關(guān)閉時(shí)，脈沖電磁場(chǎng)（一次場(chǎng)）關(guān)閉，二次瞬變電磁場(chǎng)不會(huì)立即消失，它將有一個(gè)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減（過(guò)渡）的過(guò)程。該過(guò)程的速度與地質(zhì)體的電性參數(shù)，體積形態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)造和其他因素有關(guān)。因此二次場(chǎng)含有豐富的地下礦體的地電信息。通過(guò)觀測(cè)二次場(chǎng)的接收回線的電磁場(chǎng)情況，尋找并掌握接收線圈不同時(shí)間段二次場(chǎng)的變化規(guī)律，分析和處理觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，可以達(dá)到解釋地下地質(zhì)體和相關(guān)物理參數(shù)，，探測(cè)地下地質(zhì)體特定結(jié)構(gòu)的目的。

圖 2-1 典型長(zhǎng)導(dǎo)線源發(fā)射和接收裝置2-108）、（2-109），一維地下模型表面的電場(chǎng)由下二式給積分( ) ( ) ( )0 0TM TE 100 0 1 14 xI xu zE J R dR y uλ λπ∞ = + ∫ Γ Γ( ) ( )0,TE 000 14LLz IJ R d dxuλλ λπ∞ +∫ ∫ Γ( ) ( ) ( )0 0TM TE 100 0 1 14 yI yu zE J R dR y uλ λπ∞ = + ∫ Γ Γ ( )1 22, 2x x y + , ( )1 2221R x L y = + + , ( )222R x L y = + 據(jù)式（2-111）、（2-112）、（2-113），一維地下模型的表RI y∞
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2697158