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盾构机前媒质材料与电磁传播特性的研究

赵娟  
【摘要】: 在盾构机前隧道开挖掘进过程中,提前发现隧道前方的不良地质体(岩溶、洞穴、富水区)等,为施工提供较为准确的地质资料,及时调整施工工艺,减少和预防工程事故的发生非常重要。本文主要研究了两种盾构机前地质状况探测方法,直流电阻率法和交流激发极化法。并研究媒质材料异常体深度、介质电阻率变化时,这两种探测方法下电磁传播特性的变化。目前,我国多数采用直流电阻率法,直流激电法工作中的一个困难是,不易保证在供电和断电后的观测过程中测量电极间的极差和自然电位差的稳定性。但由于直流激电法仿真结果可以和其对应的数值解析理论公式进行比对,本文也对其进行相关的介绍和模拟。交流激发极化法在频率域进行观测(交流激电法)。交流激电法可采用较小的供电电流,从而减轻激电法的装备。 为了正确解释不同媒质材料对电磁传播特性的影响,本文应用ANSYS有限元进行大量的直流电阻率法和交流激电法数值模拟。本文首先回顾了电法勘探中盾构机前隧道超前预报的研究现状,总结了现有激电法的数值模拟,简单介绍了ANSYS有限元软件的主要功能,在进行激发激化法数值模拟过程中的主要步骤及其注意的关键问题。介绍了点源场电位边值、变分问题;通过使用ANSYS本身提供的APDL语言编制相应的计算程序,并对模拟计算出来的结果和理论值比较。然后介绍交流激电原理,在频率域内进行相关仿真模拟。 最后总结全文,表明了研究不同媒质材料对电磁传播特性影响的重要性,从而正确推断盾构机前方异常体状况。


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