瞬变电磁法低阻层屏蔽问题研究

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3、姓名及职称肖宏跃教授申请学位级别硕±专业名称应用地球物理论文提交日期２０１５年５月论文答辩日期２０１５年６月学位授予单位和日期成都理工大学（月）答辩委员会主席评阅人３：＾泉嫁崎、二〇—五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的。，论文中不包含其研巧成果据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外他人已经发表或撰写过的研巧成果，化不巧含为获得成都理工大学或其他教一育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在

4、论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；年５月〇曰多学位论文版权使用授权书本学位论文作者完今了解成都理工大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权成都理工大学可Ｌ：Ａ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Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：；４毛＾，ｙ学位论文作者导师签名：於举＇＞０作年丈月如曰瞬变电磁法低阻层屏蔽问题研

5、究摘要交通建设在国家经济发展中起着十分重要的先行作用，其中，隧道工程在铁路交通建设中所占比重逐渐增大，由于隧道周围的地质情况比较复杂，一旦地质条件发生改变，则会严重影响施工进度，甚至造成人员伤亡，所以查清隧道衬砌后的病害情况一直是隧道施工中的重要环节。目前，瞬变电磁法以高效、经济、无损等优点被广泛应用于资源勘查、水文地质调查等领域，此外，瞬变电磁法对含水构造的灵敏性也使其在隧道超前地质预报领域也取得了良好的效果。瞬变电磁法（TransientElectromagneticMethod，简称TEM）是一种基于电磁感应原理的时间域电磁探测方法。

6、该方法利用不接地回线或者接地线源，向地下发射脉冲磁场，在其激发下，地下地质体中激励起的感应涡流将产生随时间变化的二次场，由于二次场包含与地质体有关的地质信息，所以提取二次场响应并分析其特征，能够达到探测地下介质的空间展布的目的。本文基于瞬变电磁法理论，从麦克斯韦方程组出发，推导出了水平层状大回线中心处的垂直磁场的时间域表达式。利用线性数字滤波法实现了汉克尔积分和正、余弦积分，通过对不同滤波系数的计算精度进行对比，选用140点的汉克尔J1变换滤波系数和250点的正弦变换滤波系数作为一维数值模拟的滤波系数组合。利用C语言编写的一维正演程序，计算

7、了不同参数以及不同层状地电模型的瞬变电磁响应，对响应曲线进行对比分析，归纳总结了不同条件下响应曲线的变化特征。利用DuFort-Frankel差分方程，对两个线源和边界条件进行处理，实现了二维时域有限差分正演模拟，对均匀半空间模型、板状模型、溶洞模型和断层模型进行计算，通过对比不同延时的电场等值线图和感应电动势曲线，了解电磁波在地下的传播规律以及地质体对响应信号产生的影响，发现瞬变电磁法对低阻异常体的探测能力比高阻异常体灵敏。讨论了基于磁场强度和基于感应电动势两种全区视电阻率的定义方式，利用向外延拓和插值加密的方式可以将感应电动势转换成磁场

8、强度，并且计算精度较高；利用二分搜索法求解反函数，分别得到两种定义方式的全区视电阻率，较好地反映了视电阻率在全时段的连续变化情况。实现了基于全区视电阻率的烟圈反演，通过对比分析多