隧道超前預報中的固源瞬變電磁正演方法.pdf

1、瞬變電磁法(Transient Electromagnetic Method，簡稱TEM)是一種人工源時域電磁法，具有探測深度大、橫向分辨率高、低阻響應靈敏以及工作效率高等優(yōu)勢，在礦產勘查、水文地質勘察和工程勘察等領域都得到了廣泛的應用。
　　在隧道超前地質預報中，瞬變電磁法采用中心回線等動源類裝置，即在隧道掌子面上布置多匝方形或圓形等規(guī)則發(fā)射線框，利用接收回線（或探頭）在發(fā)射線框內接收電磁信號，然后沿著掌子面上的測線同時移動發(fā)射

2、線框和接收回線（或探頭）進行逐點觀測。這種工作方式比較簡單，容易解釋，但也存在相應的缺點，比如:探測深度較小、互感干擾較強、覆蓋面小、數據量少、不利于整個掌子面的三維成像等。為了改進這些不足，本文提出了一種固源瞬變電磁法隧道超前預報方法。該方法采用定源類裝置，通過設計適合于隧道掌子面輪廓的半圓形不規(guī)則發(fā)射回線，在回線內布置多條平行測線進行逐點或多點觀測。這樣一種工作方式可以充分利用隧道掌子面空間，也為日后發(fā)展固源陣列式觀測方法奠定基礎。

3、
　　因固源瞬變電磁法在發(fā)射和接收方式上都做了較大的改動，倘若直接利用現有的中心回線工作裝置正反演方法，其結果必定會出現較大的誤差甚至錯誤，所以，需要重新建立相應的正反演理論方法。鑒于研究時間限制，加上正演是反演的基礎，本文只針對固源瞬變電磁正演方法開展研究。該研究主要是基于水平電偶極子合成不規(guī)則回線源的方法，建立了均勻層狀介質表面接收的固源瞬變電磁響應的理論表達式。采用線性數字濾波算法，獲得了水平電偶極子的瞬變電磁響應中的Han

4、kel積分和余弦積分，進而可以實現固源瞬變電磁的正演模擬。該正演方法使得瞬變電磁的發(fā)射回線可以不規(guī)則，接收點位置可以放置在回線內非中心點位置，可適用于不同掌子面條件下的超前預報。
　　通過對同一模型的固源瞬變電磁正演模擬與傳統中心回線裝置的瞬變電磁模擬結果對比，初步驗證了固源瞬變電磁正演理論及數值計算方法的正確性。為了更好地了解固源瞬變電磁正演方法的應用效果和特點，構建了三種隧道超前預報典型不良地質體的地電模型——充水斷層、裂隙（