隧道前方富水不良地質(zhì)體地電磁效應(yīng)理論正演研究.pdf

1、隧道是交通運(yùn)輸線路的重要組成部分，隨著我國高速鐵路、高速公路、海底隧道等地下工程的建設(shè)，地質(zhì)災(zāi)害一直都是威脅隧道與地下工程施工安全的主要災(zāi)害。在這些地質(zhì)災(zāi)害中，地下水是影響隧道與地下工程修建速度和威脅工程施工安全最主要因素之一。時(shí)間域電磁法是尋找地下低阻體的重要而且行之有效的方法，應(yīng)用時(shí)間域電磁法可以有效地探測出地下低阻體，結(jié)合地質(zhì)條件，準(zhǔn)確的找出含水區(qū)域。時(shí)間域電磁法應(yīng)用于地下工程不同與地面探測，因此對瞬變電磁場進(jìn)行正演模擬，有助于我

2、們了解電磁波的傳播規(guī)律，挖掘更多有用信息。 本文以麥克斯韋方程組為出發(fā)點(diǎn)，對麥克斯韋的兩個(gè)旋度方程進(jìn)行分析，運(yùn)用K.S.Yee的空間網(wǎng)格模型，利用中心差商代替微商，把空間連續(xù)變量離散化，得出二維空間的時(shí)域有限差分方程，即所要推導(dǎo)的瞬變電磁場正演模擬方程。為了保證算法的精確性，對二維空間的TM電磁波進(jìn)行數(shù)值穩(wěn)定性分析及數(shù)值頻散問題的討論，推導(dǎo)出了數(shù)值穩(wěn)定性條件表達(dá)式和理想頻散關(guān)系；同時(shí)為了防止電磁波在模型截?cái)噙吔缫鸩ǖ膹?qiáng)反射，推