坑道电阻率法三维数值模拟与环境影响研究.pdf

桂林理工大学密级:——坑道电阻率法三维数值模拟与环境影响研究硕士研究生学位论文专业:地球探测与信息技术研究方向:地球物理数值模拟与反演成像研究生:王建历指导教师:阮百尧教授吕玉增副教授论文起止日期:年轮编号:月玅墨鱼
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本文研究由以下项目资助:·国家自然科学基金项目“坑道直流电阻率超前聚焦探测新方法研究·全国危机矿山接替资源找矿项目号暗鼐⒕睾涂拥繧囱技术示范”·广西自然科学基金鹂谱熬泻涂拥赖缱杪剩し⒓ɑā篎反演技术”
:≯陓年研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书学位论文作者签名:互耍而学位论文版权使用授权书签字期:力月≥日独创性声明本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者┳:本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。密的学位论文在解密后适用本授权书签字期:
摘要坑道电阻率法具有野外施工方便、勘探效率高等特点,在矿山井巷开采、隧道掘进、城市及军事地下工程施工中发挥了重要作用,解决了许多水文地质和工程地质问题;同时,坑道电阻率法也是寻找危急矿山接替资源和“攻深找盲”的重要手段。然而,在地下及其有限的施工空间内开展电阻率法测量,如何克服坑道空腔及铁轨、施工机械等接地良导体对电阻率法观测的影响,从而高精度、高效率的完成地质勘探任务是坑道电阻率法勘探技术的关键。坑道电阻率法数据解释一般是建立在忽略坑道环境影响的理想状态下进行的,但这种假设通常是不存在的。要研究坑道环境对电阻率法观测的影响,必需建立在实际的三维坑道模型之上,本文从全空问三维电场的微分方程和边界条件出发给出了电位满足的变分问题;用有限单元异常电位法求解变分问题,选择六面体单元对研究区域进行剖分,并根据坑道环境实际情况采用变网格剖分技术来减少网格剖分数,在单元中进行三线性函数插值,将变分方程化为线性代数方程组;采用计算精度较高的分解法求解线性方程组,实现了坑道电阻率法的三维数值模拟。将复杂的坑道环境进行合理的简化,使用有限单元法数值模拟技术,并根据相似性原理设计物理模型实验,对坑道环境影响进行综合研究,分析坑道空腔、铁轨、施工机械对电阻率法观测的影响,并结合具体测量装置讨论了坑道环境对旁侧异常体探测的影响。根据坑道空腔影响曲线,采用最小二乘法拟合,给出了坑道空腔影响的经验函数并将其用于坑道空腔改正,该函数与观测点到电源点位置、坑道几何尺寸及测线位置有关。坑道内的低阻铁轨和施工机械对电阻率法观测存在较大影响,测线布设时尽量拉远与轨道的距离,可以有效减弱铁轨和施工机械对电阻率异常的影响。物理模型实验亦表明坑道内的铁轨、机械等施工设施对旁侧地质体探测有较大影响。文中提出了消除坑道坏境影响的比较法、差值法和综合改正方法,通过对理论模型进行改正,验证了方法的有效性。上述址椒苡行а怪瓶拥阑肪掣扇拧⑼怀雠圆嗟关键词:坑道,电阻率法,三维,有限元,环境影响质体异常。·
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