高密度电法对地下空洞的探测数值模拟研究

摘要

随着我国经济的快速发展，大量的基础设施建设工程也在迅猛发展，工程建设场地会跨越存在地下空洞的区域，因此探明不同类型地下空洞在地下的空间位置、规模以及成因等，对保证工程建设的顺利完成具有十分重要的意义。
　　本文基于数值模拟方法针对高密度电法对地下空洞的探测进行了数值模拟研究。首先，依据高密度电法正演理论对稳定电流场微分方程进行了推导。引入rob us t反演方法并同常用的最小二乘反演法进行了比较分析，得到了两者的适用条件并进行了验证。其次，通过ANSYS的稳态电流传导分析模块，对高密度电法不同装置参数的选取以及不同类型的地下空洞对探测效果的影响进行了数值模拟研究。引入了影响因子μ来评价不同装置类型的探测效果，并讨论了装置的电极间距、最大极距的选取以及地下空洞不同埋深、分布形态、电阻值、覆盖层厚度及分辨率对探测效果的影响。最后，结合富阳市杨家煤矿和桐庐县朝阳煤矿采空区探测实例，以2测线地电条件为背景，将模拟结果和实地探测结果进行了对比分析，并通过钻孔柱状图来验证其正确性。

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第一章 绪论

1 .1 研究背景

1 .2 研究现状

1 .2 存在的主要问题

1 .3 主要内容

1 .4 研究方案与思路

第二章 高密度电法正反演理论研究

2 .1 二维点电源场的正演有限元模拟

2 .2 高密度电法数据反演理论

2 .3 小结

第三章 不同装置参数对探测结果的影响研究

3 .1 ANSYS数值模拟分析

3 .2 不同装置类型的选取对探测地下空洞的影响

3 .3 不同电极间距的选取对探测地下空洞的影响

3 .4 不同最大极距的选取对探测地下空洞的影响

3 .5 小结

第四章 高密度电法对不同类型地下空洞的探测研究

4 .1 不同类型地下空洞的地球物理特性

4 .2 地下空洞不同埋深情况下的模拟分析研究

4 .3 不同类型地下空洞的模拟分析研究

4 .4 地下空洞上覆盖层厚度对探测效果的的分析研究

4 .5 高密度电法探测地下空洞的分辨率研究

4 .6 小结

第五章 高密度电法探测实例

5 .1 探测区域地理概况

5 .2 探测区域地质概况

5 .3 高密度电法探测

5 .4 高密度电法探测结果解释

5 .5 复杂地况高密度电法探测模拟

5 .6 小结

第六章 结论及展望

6 .1 主要结论

6 .2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢