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重慶大學碩士學位論文(學術學位)學生姓名：蔣大青指導教師：付志紅教授專業(yè)：電氣工程學科門類：工學重慶大學電氣工程學院二0一二年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要摘要瞬變電磁法(TransientElectromagneticMethod)是一種時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接收的二次場信號進行解釋與分析，也就是對二次感應信號進行反演，分析出地下介質的分布情況，而正

2、演方法是反演的基礎。目前，為適應精細探測需要，多維正反演研究是瞬變電磁領域研究熱點。另外，瞬變電磁法存在探測盲區(qū)問題，反映20米以內的淺層探測，從接收信號角度反映在早期。常規(guī)瞬變電磁法僅利用了發(fā)送電流關斷后并延時一段時間的二次場信號，而針對瞬變電磁全程信號(包括發(fā)射電流關斷期間、關斷早期和中晚期信號)的研究極少。瞬變電磁早期信號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重，并存在關斷期間一次場和二次場混疊問題，是造成早期信號利

3、用困難的主要原因。本文研究基于AnsoftMaxwell3D的瞬變電磁場路混合建模與正演方法，分析瞬變電磁全程信號特征，為淺層探測和精細探測奠定基礎。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及解析解做了對比分析。基于Maxwell3D的分析結果與均勻半空間瞬變電磁理論響應取得一致效果，與EMMA相比在關斷全程均能更好地吻合理論解析解。同時又從常見介質(如均勻層狀介質、低阻

4、球體異常)的角度，證實了AnsoftMaxwell應用于瞬變電磁探測正演仿真的可行性與有效性。②開展發(fā)送電流關斷期間二次場響應特征分析。基于AnsoftMaxwell3D，對常見的電性磁性介質情況進行場路混合仿真，分析磁性與電性介質時，關斷過程中的附加效應問題。仿真與實驗結果證實，電性介質在關斷早期的瞬變電磁電壓響應存在一個變號過程，而磁性介質則不存在變號過程，利用該特性，可指導電性和磁性地質體探測的分類。③進行場路混合仿真研究，結合瞬

5、變電磁線圈等效模型，分析了接收線圈參數(shù)的改變對瞬變電磁響應全程信號的影響，介質環(huán)境改變對線圈電感量的變化影響。分析表明，線圈參數(shù)對關斷期間和早期信號影響顯著，介質磁導率對線圈電感量影響較大。仿真方法對探頭設計和實驗的有效開展有積極的指導意義。④對某處防空洞進行瞬變電磁建模，構建瞬變電磁原型系統(tǒng)，并開展實驗。仿真有效地指導了實驗的進行與反演方法的改進，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路混合建模與正演方法和瞬變