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瞬变电磁法及其在工程地质中的仿真研究

冯思佳  
【摘要】:近些年,电法勘探成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。其中瞬变电磁法具有穿透高阻能力强、人工源随机干扰影响小的优点,并且还具有施工方便、测地工作简单、工作效率高及地质效果好等一系列好处,因此本文着重研究瞬变电磁法在工程地质中的应用。 在分析瞬变电磁法具体过程的时候,利用物理电路等效的方式,形象的解释了瞬变电磁法的工作原理,并且利用麦克斯韦方程,推倒出瞬变电磁场的电磁方程及边界条件。利用这种电磁法进行勘探时,由于电磁感应原理,电流在电磁场中的变化趋势及岩、矿体在电磁场中电学性质的差异都影响着磁场的变化。因此,本文还详细列出了不同岩、矿体在电磁场中电学性质的变化情况。瞬变电磁法的发射波形对勘探结果起着重要的作用,由于现有瞬变电磁法的发射机所用整流逆变电路存在着一些不足,当发射机工作一段时间后的内部电压会随之下降,使发射波形产生畸变,导致测量结果不准确。针对这些问题,基于三相PWM整流电路在原有电路的基础上进行改进,这样既可以提高直流侧电流电压的稳定性,又可以提高电路的功率因数,同时在逆变部分加上滤波电容,滤除谐波,保证输出电流波形的质量,从而提高测量的准确度。并且在Matlab/Simulink中进行仿真实验,验证其可行性,并且得出瞬变电磁法所需要的波形。 本文将瞬变电磁法应用到布敦花铜矿矿区的解释中,首先建立电磁感应模型,对瞬变电磁场中的二次磁场频率、时间特性进行分析,通过Matlab软件进行程序编写,得出相应的特性曲线图。然后分别计算早、晚期视电阻率和全程视电阻率,得出瞬变电磁场在矿区变化时的视电阻率参数变化,得出相应的数据结论。最后,利用Matlab的网格化函数,对数据进行处理,模拟出瞬变电磁场在铜区时的异常场变化,完成对矿区的解释。从结果分析可以看出,利用瞬变电磁法解释的结果比利用物探资料进行矿区解释的结果更简单、更精确。这样以来,既提高了工作效率,又提高了解释的准确率。


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