隧道TBM機瞬變電磁響應三維并行模擬及干擾去除研究.pdf

1、利用瞬變電磁進行隧道超前探測工作時,在TBM機施工的隧道中會受到TBM機嚴重干擾,使得瞬變電磁超前探測的效果大打折扣。為了研究消除TBM機干擾響應的方法,需要首先通過三維正演來獲取TBM機的瞬變電磁響應規(guī)律以及TBM機與隧道中含水不良地質(zhì)構(gòu)造的相互影響規(guī)律。本文利用三維時域有限差分方法對TBM機施工的隧道中不同的含水地質(zhì)構(gòu)造的瞬變電磁響應進行了模擬,利用0.2m的小網(wǎng)格對TBM機進行了精細化剖分。為了解決小網(wǎng)格造成的網(wǎng)格規(guī)模過大計算時間

2、過長的問題,開發(fā)了基于GPU的異構(gòu)并行算法,并進行了深度優(yōu)化,極大地縮短了三維復雜模型正演模擬的計算時間。
　　隧道腔體中的空氣在正演過程中用高阻介質(zhì)近似,由于存在這種電阻率極高的介質(zhì),根據(jù)傳統(tǒng)的穩(wěn)定性條件經(jīng)驗公式所確定的時間迭代步長不再適用,本文根據(jù)大量的模型計算總結(jié)出了適用于這種情況的新的穩(wěn)定性條件經(jīng)驗公式。
　　從模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)TBM機的干擾響應與含水地質(zhì)構(gòu)造所引起的響應并不會產(chǎn)生較強的相互作用,并且TBM機的異常響

3、應主要集中在關斷后較早的時間段內(nèi),當掌子面前方的含水地質(zhì)構(gòu)造與掌子面距離較遠時二者所造成的響應從感應電動勢曲線上即可分辨。當掌子面前方的異常體規(guī)模較小或者距離掌子面較近時,從感應電動勢曲線上已經(jīng)不能分辨出二者的異常響應,因此必須要先對TBM機造成的異常響應進行消除。為此本文研究探索了一種消除TBM機干擾響應的方法,首先利用三維正演獲取TBM機的異常響應,然后將實測感應電動勢減去TBM機的純異常響應即可近似看作是由掌子面前方異常體所引起的