地面磁共振作為一種非侵入、直接和定量探測(cè)地下水的地球物理方法,具有工作效率高及解釋唯一等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于我國干旱區(qū)找水及區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域,在地下水污染監(jiān)測(cè)及隧道礦井水害隱患預(yù)警中也有初步應(yīng)用。目前隧道水害隱患磁共振超前探測(cè)只能實(shí)現(xiàn)一維深度成像,難以準(zhǔn)確反映含水通道、斷層和溶洞等非層狀含水構(gòu)造的空間分布特征,極易因定位盲區(qū)的問題帶來施工安全隱患。因此,開展隧道水害隱患的二維磁共振探測(cè)及成像研究具有重要的意義。但是隧道空間狹小,限制了探測(cè)線圈的尺寸和鋪設(shè)方式,地面使用的二維和三維陣列探測(cè)方法難以適用。同時(shí),隧道中常見的大型儀器引起的瞬時(shí)脈沖導(dǎo)致尖峰噪聲的數(shù)量遠(yuǎn)強(qiáng)于地面應(yīng)用環(huán)境,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法難以滿足隧道磁共振探測(cè)信號(hào)的質(zhì)量要求。因此,需要研究適用于多尖峰噪聲剔除的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法,提高信噪比。此外,隧道空間的金屬支護(hù)架和大型電氣設(shè)備帶來的磁異常,導(dǎo)致拉莫爾頻率隨空間變化,造成磁共振與偏共振現(xiàn)象同時(shí)產(chǎn)生,嚴(yán)重影響反演解釋的準(zhǔn)確性�，F(xiàn)有的成像方法難以在探測(cè)空間狹小的復(fù)雜隧道內(nèi)完成高分辨率的水害隱患二維成像。因此,為了實(shí)現(xiàn)隧道水害隱患的高精度成像,研究高效率、高分辨率及高精準(zhǔn)的二維磁共振探... 

【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

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

016―2018年全國鐵路隧道發(fā)展趨勢(shì)

芷�、仪器体�?確矯婢?邢災(zāi)?岣�。�?保?新型儀器可以為后續(xù)數(shù)據(jù)成像處理及正反演提供更為可靠的數(shù)據(jù)。隨著研究的深入，在地面磁共振儀器的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)將研究目標(biāo)指向地下工程水害隱患探測(cè)與預(yù)警，2013年，自主設(shè)計(jì)并成功研制了適用于地下工程探測(cè)的JLMRS-Ⅲ型儀器。根據(jù)復(fù)雜地質(zhì)工程探測(cè)實(shí)驗(yàn)中存在的一些問題，進(jìn)一步研制出功能更為完善的JLMRS-Ⅳ型儀器，該儀器將信號(hào)傳感器改進(jìn)為米級(jí)線圈，采用連線方便的發(fā)射接收同一線圈，進(jìn)一步縮小了儀器的體積并減輕了重量[44,45]，為實(shí)現(xiàn)地下工程磁共振探測(cè)邁出了重要一步。圖1.2吉林大學(xué)研制的磁共振探測(cè)儀器(a)JLMRS-Ⅲ型；(b)MRS-TEM聯(lián)用儀；(c)JLMRS-Ⅳ型隨著JLMRS-Ⅳ型儀器的研發(fā)和使用，吉林大學(xué)磁共振技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在山西、內(nèi)蒙古、黑龍江等地進(jìn)行了多次野外實(shí)驗(yàn)，并對(duì)隧道礦井等地下工程的水害隱患進(jìn)行了探測(cè)與預(yù)警，證明了該儀器已具備穩(wěn)定投入隧道超前探測(cè)應(yīng)用的能力[46-48]。JLMRS-Ⅳ型儀器具有重量輕、體積小的優(yōu)勢(shì)，適于進(jìn)行地下探測(cè)，隧道超前探測(cè)所使用的磁共振儀器為吉林大學(xué)自主研發(fā)的JLMRS-Ⅳ型儀器，在吉林大學(xué)磁共振科研團(tuán)隊(duì)前期研究的基礎(chǔ)上，該儀器系統(tǒng)在硬、軟件上已具有抑制工頻諧波和隨機(jī)噪聲的能力。JLMRS-Ⅳ型儀器具有重量輕、體積小的優(yōu)勢(shì)，且目前該儀器系統(tǒng)在硬、軟件上已具備抑制工頻諧波和隨機(jī)噪聲等功能。因此，借助該儀器

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文14異常，導(dǎo)致拉莫爾頻率隨空間變化，造成磁共振和偏共振同時(shí)存在的問題，提出基于頻率曲線的金屬干擾自校正方法；針對(duì)復(fù)雜水體結(jié)構(gòu)難以簡(jiǎn)單等效為一維含水層的問題，提出基于旋轉(zhuǎn)探測(cè)的隧道水害隱患二維成像方法；最后，采用吉林大學(xué)JLMRS-Ⅳ型隧道磁共振探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了野外試驗(yàn)，通過旋轉(zhuǎn)探測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了隧道水害隱患的二維含水體成像，并對(duì)探測(cè)方法的效果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了方法的實(shí)效性。圖1.3研究思路與研究?jī)?nèi)容框圖本文主要研究?jī)?nèi)容為：(1)基于磁共振探測(cè)原理及方法，結(jié)合隧道磁共振信號(hào)特點(diǎn)，提出了基于旋轉(zhuǎn)天線的隧道磁共振二維探測(cè)方式，計(jì)算出不同旋轉(zhuǎn)角度的二維靈敏度核函數(shù)，分析了含水通道、斷層及溶洞三個(gè)典型隧道空間含水體的響應(yīng)特征，從原理上闡明了通過旋轉(zhuǎn)探測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)二維水害隱患重構(gòu)的原因。利用不同旋轉(zhuǎn)探測(cè)角度的分辨率，分析了旋轉(zhuǎn)次數(shù)和噪聲水平對(duì)旋轉(zhuǎn)探測(cè)的影響。(2)針對(duì)抑制尖峰噪聲方法存在替換尖峰段數(shù)據(jù)或刪除尖峰段數(shù)據(jù)，影響*2T結(jié)果的問題，提出一種基于協(xié)同濾波的旋轉(zhuǎn)探測(cè)尖峰噪聲抑制方法，通過利用不含尖峰噪聲的數(shù)據(jù)計(jì)算協(xié)同濾波參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)尖峰噪聲的抑制，驗(yàn)證了方法的有效性。比對(duì)了小波變換的尖峰噪聲抑制方法的降噪效果。分析了不同高斯噪聲水平對(duì)尖峰噪聲抑制效果的影響。實(shí)現(xiàn)了在不損失有效信號(hào)質(zhì)量的前提下完成了對(duì)噪聲的壓制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于冷線圈的地面磁共振地下水探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 杜官峰.吉林大學(xué) 2019
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[3]磁共振地下水探測(cè)實(shí)時(shí)抗飽和檢測(cè)方法研究[D]. 張洋.吉林大學(xué) 2018
[4]地下工程水災(zāi)害隱患米級(jí)天線磁共振探測(cè)技術(shù)研究[D]. 易曉峰.吉林大學(xué) 2014
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碩士論文
[1]隧道典型突水突泥致災(zāi)構(gòu)造超前探測(cè)響應(yīng)特征與解釋方法[D]. 劉海東.山東大學(xué) 2018
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本文編號(hào)：2947752