瞬變電磁法全程正演模擬研究.pdf

1、瞬變電磁法全程正演模擬研究⑧重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：蔣大青指導(dǎo)教師：付志紅教授專(zhuān)業(yè)：電氣工程學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二0一二年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要瞬變電磁法(TransientElectromagneticMethod)是一種時(shí)間域地球物理勘探方法，可用于礦產(chǎn)勘探、工程勘探等等。瞬變電磁法的基本原理是對(duì)接收的二次場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行解釋與分析，也就是對(duì)二次感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行反演，分析出地下介質(zhì)的分布情況，而正

2、演方法是反演的基礎(chǔ)。目前，為適應(yīng)精細(xì)探測(cè)需要，多維正反演研究是瞬變電磁領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。另外，瞬變電磁法存在探測(cè)盲區(qū)問(wèn)題，反映20米以?xún)?nèi)的淺層探測(cè)，從接收信號(hào)角度反映在早期。常規(guī)瞬變電磁法僅利用了發(fā)送電流關(guān)斷后并延時(shí)一段時(shí)間的二次場(chǎng)信號(hào)，而針對(duì)瞬變電磁全程信號(hào)(包括發(fā)射電流關(guān)斷期間、關(guān)斷早期和中晚期信號(hào))的研究極少。瞬變電磁早期信號(hào)受接收線圈分布參數(shù)、發(fā)送電流波形形狀和位移電流影響嚴(yán)重，并存在關(guān)斷期間一次場(chǎng)和二次場(chǎng)混疊問(wèn)題，是造成早期信號(hào)利

3、用困難的主要原因。本文研究基于AnsoftMaxwell3D的瞬變電磁場(chǎng)路混合建模與正演方法，分析瞬變電磁全程信號(hào)特征，為淺層探測(cè)和精細(xì)探測(cè)奠定基礎(chǔ)。取得以下研究成果：①首次將AnsoftMaxwell3D引入到瞬變電磁法正演模擬中，和正演模擬軟件EMMA及解析解做了對(duì)比分析。基于Maxwell3D的分析結(jié)果與均勻半空間瞬變電磁理論響應(yīng)取得一致效果，與EMMA相比在關(guān)斷全程均能更好地吻合理論解析解。同時(shí)又從常見(jiàn)介質(zhì)(如均勻?qū)訝罱橘|(zhì)、低阻

4、球體異常)的角度，證實(shí)了AnsoftMaxwell應(yīng)用于瞬變電磁探測(cè)正演仿真的可行性與有效性。②開(kāi)展發(fā)送電流關(guān)斷期間二次場(chǎng)響應(yīng)特征分析?；贏nsoftMaxwell3D，對(duì)常見(jiàn)的電性磁性介質(zhì)情況進(jìn)行場(chǎng)路混合仿真，分析磁性與電性介質(zhì)時(shí)，關(guān)斷過(guò)程中的附加效應(yīng)問(wèn)題。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，電性介質(zhì)在關(guān)斷早期的瞬變電磁電壓響應(yīng)存在一個(gè)變號(hào)過(guò)程，而磁性介質(zhì)則不存在變號(hào)過(guò)程，利用該特性，可指導(dǎo)電性和磁性地質(zhì)體探測(cè)的分類(lèi)。③進(jìn)行場(chǎng)路混合仿真研究，結(jié)合瞬

5、變電磁線圈等效模型，分析了接收線圈參數(shù)的改變對(duì)瞬變電磁響應(yīng)全程信號(hào)的影響，介質(zhì)環(huán)境改變對(duì)線圈電感量的變化影響。分析表明，線圈參數(shù)對(duì)關(guān)斷期間和早期信號(hào)影響顯著，介質(zhì)磁導(dǎo)率對(duì)線圈電感量影響較大。仿真方法對(duì)探頭設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的有效開(kāi)展有積極的指導(dǎo)意義。④對(duì)某處防空洞進(jìn)行瞬變電磁建模，構(gòu)建瞬變電磁原型系統(tǒng)，并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。仿真有效地指導(dǎo)了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行與反演方法的改進(jìn)，視電阻率成像很好的反映了地下防空洞的分布。本文提出的瞬變電磁場(chǎng)路混合建模與正演方法和瞬變