聚集电流激发极化法隧道超前探测正演研究

发布时间：2025-04-01 02:11

　　目前,采用TBM(盾构机)施工的隧道工程占比增多。相比于传统钻爆法施工的隧道,TBM机占据了狭小隧道中大部分空间,这使得原本适用于钻爆法的传统隧道超前探测方法,由于设备布设空间无法满足,不再适用于TBM法的超前探测工作中。而目前针对TBM法施工隧道的超前探测方法较少,针对此问题本文对聚集电流频率域激发极化法的正演问题做了详细的研究。研究内容以点电源的边值问题为出发点,利用加权余值法推导了出其泛函问题,并采用有限单元法求解变分问题。基于电场叠加原理,通过组合多个同性源实现聚集电流效果。利用C++的面向对象的编程技术,集成Intel MKL框架和Eigen开源线性代数算法库,编写了2.5D有限元正演模拟程序。使用具有解析解的两层地电模型验证了正演程序的正确性,并设计多组地表以及隧道中布置不同电极距的多同性源模型,通过对比分析不同极距的电场分布情况阐明了聚焦电流的有效性。对实际中隧道施工所遇到的复杂多变的地质构造进行归纳概化,利用概化模型的正演模拟结果来验证该方法的有效性以及探索模拟测量所得的百分比频率效应和归一化电位两类参数的变化规律。在聚集电流激发极化法隧道超前探测的正演模拟过程中设计了多...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1地表点电源场示意图

流过封闭曲面Γ的电流总量为I；当A点在封闭面Γ之外时（图2-1b），流过封闭曲面Γ的电流总量为零，则电流密度矢量与点电源的电流强度I满足如下关系：ΩΙ∈ΓΓ=ΓAAd0j2-1图2-1地表点电源场示意图根据奥高(Остроградский-Gauss)公....

图2-3三角单元示意图

图2-3三角单元示意图单元内的电位u是线性变化的，故有iijjmmu=Nu+Nu+Nu：N(axbyc)nijmnnnn,,21++=Δ=与仅与空间坐标有关，与其他因素无关，其中an()Δ=======ijjimijmjijmij....

图2-4Triangle网格剖分示意图

图2-4Triangle网格剖分示意图对于大型稀疏矩阵的存储和计算等操作，可以直接通过Eigen开源C++库进行，Eigen是用来进行线性代数、矩阵、向量操作等运算，它里面包含了很多算法，如LU、Cholesky等矩阵直接法和迭代法的求解算法，同时其对于大型系数....

图3-1双层水平地电模型及测点分布示意图

3聚焦电流正演模拟就本质而言，点电源场具有一般性，是研究多种装置正演模拟的基础，因为多个电源情况的电场可根据电场叠加原理而获得，也就是说对于不同的电极装置，其电场都也已分解为多个位于不同位置正负点电源所产生的电场的叠加来求得，聚集电流的电场情况亦是如此。3.1正演模拟程序验证....

本文编号：4038781