高密度电法对溶洞勘探的数值模拟研究

摘要

高密度电法作为一种新型的电法勘探手段，因具有自动采集数据、测量模式多样化、反演程序数字化等优点，被广泛的用于岩溶地区溶洞的勘探。然而在野外实际勘探中，诸多问题未从理论上得以证实和说明。本文利用有限元数值模拟技术对这些问题从理论上进行研究说明。
　　 本文第一部分介绍了高密度电法的发展情况、结构组成、系统特点、反演原理，重点对高密度电法的各种电极排列、高密度电法反演软件的反演原理做了详细说明。本文第二部分介绍了ANSYS软件数值模拟的原理、网格划分、误差及边界问题。本文第三部分将数值模拟的结果与室内模型试验的结果进行对比研究，以验证数值模拟的可行性。本文第四部分主要对高密度电法现场布极对勘探效果的影响进行了研究，从视电阻率异常值、反演效果图等角度讨论了电极的排列类型、最大极距选取、相邻电极间距选取等对高密度电法勘探效果的影响。还利用ANSYS软件建立三维模型对野外电极布设时存在的测线偏移问题进行了数据分析，这些研究对野外电极布设提供一定意义上的理论指导。本文第五部分利用ANSYS软件建立各种地质模型重点对覆盖型溶洞勘探中的覆盖层电阻率、基岩电阻率、覆盖层的厚度、溶洞的洞径及埋深对勘探效果的影响进行了研究，并结合野外实际统计数据提出了高密度电法在覆盖型溶洞中能实现有效勘探的最大覆盖层厚度，埋深30m的情况下溶洞的最小洞径。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高密度电法研究现状

1．2．2 电阻率法正演模拟的现状研究

第2章 高密度电法的简介及反演原理

2．1 高密度电法的简介

2．1．1 高密度电阻率勘探系统

2．1．2 高密度电法电阻率测量系统的特点及组成

2．1．3 高密度电法的电极排列

2．2 高密度电阻率法反演程序原理

第3章 数值模拟在ANSYS中的实现

3．1 数值模拟的理论

3．1．1 稳定电流场的边值问题

3．1．2 线源二维有限元模拟方法

3．2 ANSYS有限元网格划分

3．3 ANSYS模拟中的误差及边界分析

3．4 高密度电法各种装置在ANSYS模拟的命令流

第4章 高密度电法的ANSYS数值模拟与室内水槽试验的对比

第5章 高密度电法现场布极对溶洞、溶槽勘探的影响

5．1 装置排列类型对溶洞、溶槽勘探影响

5．2 最大极距的选取对溶洞的勘探影响

5．3 相邻电极间距的选取对溶洞的勘探影响

5．4 测线偏移对电法勘探地下溶洞的影响

第6章 高密度电法在溶洞勘探中的分辨率

第7章 地层结构及性质对高密度电法的勘探影响

7．1 电阻率对覆盖型溶洞的勘探影响

7．2 覆盖层的厚度对溶洞的勘探影响

7．2．1 覆盖层的厚度对高阻溶洞的勘探影响

7．2．2 覆盖层的厚度对低阻溶洞(充填)的勘探效果的影响

7．3 洞径变化对高密度电法勘探溶洞的效果影响

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果