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直流电阻率法在煤矿巷道超前探测中的应用

煤矿巷道掘进过程中或工作面掘进过程中的地质超前预报关系到煤矿采掘工程的安全、质量和进度,直流电法超前探测技术是煤田水文地质中地球物理超  (本文共4页) 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

基于非结构网格的电阻率三维正反演及其应用研究

地表起伏地形在野外矿产资源勘察中不可避免,其对直流电法勘探影响巨大。我们通过在电阻率三维正演中采用非结构网格,能够进行任意复杂地形和几何模型的数值模拟。与结构化网格相比,非结构网格具有可局部加密的特点,只需要在重点观测计算区域内添加有限数量的节点,即可充分发挥有限单元法的优势,在减少计算量的同时,大幅度提高求解精度。球体和无限大板体模型的电阻率三维非结构有限单元数值模拟结果表明,误差均在0.9%以内。不同起伏地形模型的电阻率三维非结构有限单元数值模拟结果表明,地形影响巨大,甚至掩盖地下真实异常体的响应。快速、精确的电阻率三维非结构有限单元数值模拟为其在巷道超前探测中的应用及带地形电阻率三维反演奠定坚实基础。直流电阻率法通过观测单极-偶极装置(三极装置)视电阻率曲线最小值位置估计掌子面前方低阻异常体距离,在巷道超前探测及矿井水害预测与防治工作中有广泛应用。由于地下巷道本身即是三维模型,必须应用电阻率三维数值模拟才能获得地下复杂结构...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国地质大学
中国地质大学

核磁共振超前探测多分量观测技术方法理论研究

我国地下工程的施工过程面临着严峻的水患形势。现有的超前探水方法是利用含水体与正常地层的导电性、密度、磁性、弹性、导热性等物性参数的差异来达到探查含水结构及其赋存状态的目的。但是,这些方法都属于间接找水的地球物理方法,存在间接找水的局限性。加之,地下工程施工环境复杂,许多含水构造又具有一定的隐蔽性,现有超前探水方法的准确性并不高。由于核磁共振方法具有直接找水、反演解释定量化、信息量丰富等优点,因此,我国一些专家、学者提出将该项技术应用于超前探水工作之中。在本文的研究中,笔者就核磁共振技术应用于超前探测的基础理论、方法技术、场地试验等内容展开讨论,以期为探查地下工程水害提供一种新的地球物理方法。将核磁共振技术应用于超前探测的思想才提出不久,理论体系尚不完善。因此,在本文中,笔者首先对核磁共振超前探的基础理论进行了论述。从麦克斯韦方程组出发,对核磁共振工作线圈在全空间中产生磁场的公式进行了推导;利用贝塞尔函数的汉克尔变换及其大宗量渐近...  (本文共184页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

隧道施工地质地震波法超前探测技术研究

本文以岩石(体)的物理性质及弹性性质为基础,利用交错网格有限差分数值模拟和时距曲线分析的方法,模拟隧道超前探测过程中弹性波波场的分布,总结界面反射纵波和反射横波能量分配的规律,分析和认识反射波法超前探测观测系统中不同界面反射波的特征,以指导最小偏移距的设计、数据处理与地质解译,为提高超前探测的准确性提出新的研究思路。开发具有自主知识产权的TSD(Tunnel Seismic Detecting System)隧道地震波法超前探测系统。数据处理采用高精度线性Radon变换进行波场分离,首次利用多边形滤波窗口的形式,扩大有效波的提取范围,以提取掌子面前方缓倾角界面的反射波信息。采用菲涅尔带偏移孔径约束的矢量Kirchhoff深度偏移技术计算界面的空间位置,结合纵、横波速度参数以及岩石(体)动力学参数,从不同角度,多层次进行隧道超前预报,提高预报准确性。利用弹性波场正演模拟和时距曲线特征分析的方法,对反射波法超前探测过程中弹性波场的分...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
中南大学

隧道地质灾害超前探测方法研究

隧道属于地下建筑工程,施工中常遇到各种不良地质地段,突泥、突水、瓦斯突出、岩爆等灾害性地质现象(即隧道地质灾害)时有发生。随着我国隧道工程数量、规模不断扩大,深、大、长隧道增加,施工过程中遇到的工程地质、水文地质条件越来越复杂,隧道地质灾害超前探测的理论和实践研究意义重大。超前探测以介质物理性质及结构差异为基础,是地球物理探测方法在隧道、地下井巷、采场等工作面上的运用,通过观测地下物理场的分布及其变化规律来研究工作面前方是否存在地质异常以及地质体赋存状况及规模。论文以隧道地震预报(Tunnel Seismic Predication)和探地雷达(Ground Penetrating Radar)的基本理论、技术方法为基础,结合其在超前地质预报中的实践应用开展研究。阐明了隧道地质灾害体的主要类型、成因、地质与构造特征及物理力学性质;基于层状地质模型和隧道地震反射法的基本原理,推导并研究了多层介质反射波时距曲线的特点;用Richer...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安科技大学
西安科技大学

基于生成对抗网络的地铁盾构超前探测方法研究

盾构机(Tunnel Boring Machine,TBM)以其施工安全高效的特点被广泛应用于地铁隧道建设中,TBM施工过程中时常会遭遇塌方、突涌水、岩爆等工程地质灾害,为地铁隧道建设带来了严重的安全问题与重大的经济损失。因此,对TBM前方的地质条件进行超前探测是非常有必要的。针对TBM施工环境下的超前探测难题,本文采用聚焦激发极化盾构超前探测技术,引入生成对抗网络算法,对TBM前方不良地质体进行二维电阻率反演成像。具体的研究工作如下:(1)针对隧道钻孔电法超前监测(Bore-tunneling Electrical Ahead Monitoring,BEAM)系统空间分布信息利用率低而不能进行成像的问题,对BEAM系统的激励模式和测量模式进行改进,为掌子面前方地质状况的反演成像提供解算条件。(2)建立聚焦激发极化盾构超前探测的有限元正演数学模型,并运用Comsol数值模拟软件对异常体的大小、形状、位置、电阻率与测量电压之间的响...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国地质大学(北京)
中国地质大学(北京)

聚集电流激发极化法隧道超前探测正演研究

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...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>