利用瞬變電磁進(jìn)行隧道超前探測工作時(shí)，在TBM機(jī)施工的隧道中會(huì)受到TBM機(jī)嚴(yán)重干擾，使得瞬變電磁超前探測的效果大打折扣。為了研究消除TBM機(jī)干擾響應(yīng)的方法，需要首先通過三維正演來獲取TBM機(jī)的瞬變電磁響應(yīng)規(guī)律以及TBM機(jī)與隧道中含水不良地質(zhì)構(gòu)造的相互影響規(guī)律。本文利用三維時(shí)域有限差分方法對TBM機(jī)施工的隧道中不同的含水地質(zhì)構(gòu)造的瞬變電磁響應(yīng)進(jìn)行了模擬，利用0.2m的小網(wǎng)格對TBM機(jī)進(jìn)行了精細(xì)化剖分。為了解決小網(wǎng)格造成的網(wǎng)格規(guī)模過大計(jì)算時(shí)間過長的問題，開發(fā)了基于GPU的異構(gòu)并行算法，并進(jìn)行了深度優(yōu)化，極大地縮短了三維復(fù)雜模型正演模擬的計(jì)算時(shí)間。隧道腔體中的空氣在正演過程中用高阻介質(zhì)近似，由于存在這種電阻率極高的介質(zhì)，根據(jù)傳統(tǒng)的穩(wěn)定性條件經(jīng)驗(yàn)公式所確定的時(shí)間迭代步長不再適用，本文根據(jù)大量的模型計(jì)算總結(jié)出了適用于這種情況的新的穩(wěn)定性條件經(jīng)驗(yàn)公式。從模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)TBM機(jī)的干擾響應(yīng)與含水地質(zhì)構(gòu)造所引起的響應(yīng)并不會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用，并且TBM機(jī)的異常響應(yīng)主要集中在關(guān)斷后較早的時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)掌子面前方的含水地質(zhì)構(gòu)造與掌子面距離較遠(yuǎn)時(shí)二者所造成的響應(yīng)從感應(yīng)電動(dòng)勢曲線上即可分辨。當(dāng)掌子面前方的異常體規(guī)... 

【文章來源】：長安大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 瞬變電磁時(shí)域有限差分正演發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 高性能計(jì)算及其在勘探電磁領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
第二章 瞬變電磁并行三維時(shí)域有限差分正演原理
    2.1 時(shí)域 Maxwell 方程組及有限差分離散
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 Yee 晶胞格式
        2.1.3 差分方程
        2.1.4 非均勻網(wǎng)格剖分差分方程
    2.2 邊界條件
    2.3 空氣層電導(dǎo)率近似和穩(wěn)定性條件
    2.4 差分方程 GPU 并行計(jì)算
        2.4.1 OpenACC 并行策略
        2.4.2 性能對比
第三章 TBM 機(jī)施工隧道中三維模型正演及 TBM 機(jī)干擾消除
    3.1 隧道中 TBM 機(jī)的瞬變電磁響應(yīng)模擬
        3.1.1 TBM 機(jī)與隧道掌子面距離對其瞬變電磁響應(yīng)的影響
        3.1.2 TBM 機(jī)的規(guī)模對其瞬變電磁響應(yīng)的影響
    3.2 TBM 施工隧道中直立充水?dāng)鄬拥恼?br>        3.2.1 TBM 機(jī)施工隧道中直立充水?dāng)鄬拥乃沧冸姶彭憫?yīng)特征
        3.2.2 直立充水?dāng)鄬优c掌子面距離不同時(shí)的瞬變電磁響應(yīng)規(guī)律
        3.2.3 圍巖電阻率與斷層電阻率之比不同時(shí)的瞬變電磁響應(yīng)規(guī)律
        3.2.4 斷層厚度對瞬變電磁響應(yīng)影響規(guī)律
        3.2.5 斷層規(guī)模對瞬變電磁影響的規(guī)律
    3.3 TBM 機(jī)干擾的消除
        3.3.1 干擾消除方法
        3.3.2 TBM 干擾消除模型驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]考慮關(guān)斷時(shí)間的回線源激發(fā)TEM三維時(shí)域有限差分正演[J]. 孫懷鳳,李貅,李術(shù)才,戚志鵬,王祎鵬,蘇茂鑫,薛翊國,劉斌.  地球物理學(xué)報(bào). 2013(03)
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博士論文
[1]隧道含水構(gòu)造三維瞬變電磁場響應(yīng)特征及突水災(zāi)害源預(yù)報(bào)研究[D]. 孫懷鳳.山東大學(xué) 2013
[2]基于GPU的三維有限差分直升機(jī)瞬變電磁響應(yīng)并行計(jì)算[D]. 關(guān)珊珊.吉林大學(xué) 2012
[3]基于MPI和GPU直流電法和大地電磁法三維正演的并行算法研究[D]. 張帆.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2011

碩士論文
[1]帶地形的瞬變電磁法三維數(shù)值模擬[D]. 肖懷宇.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2006



本文編號：3572909