三维地质体的地下电磁响应

论文摘要

本文介绍了频率域电磁法的基本原理,用积分方程法计算了三维异常体的地下电磁响应,研究了层状大地水平谐变电偶极子三维异常体的地下电磁响应特性。该研究结果为地下坑道内做频率域电磁法勘探实践进行了有益的探索。本文正演计算从麦克斯韦方程组出发,研究了均匀大地谐变电偶极子地表一次电场,推导了层状大地水平谐变电偶极子在地下一次电场,结合数字滤波的方法原理,编写了层状大地水平谐变电偶极子在地下电磁场的正演模拟程序。在计算地下三维倾斜异常体内产生的异常电场时,为了进行数值计算,首先把三维倾斜异常体剖分为N个边长为?的立方体单元,且假设电场在每个单元内为常数,计算出各剖分单元中心一次场,利用积分方程和并矢格林函数理论将麦克斯韦方程转化为矩阵方程,求解该矩阵方程便得到各剖分单元中心点的异常电场。利用导出的层状大地三维异常体产生的地下异常电磁场表达式和在异常体上的一次电场表达式来计算异常体在地下产生的二次场。最后,利用层状大地水平谐变电偶极子地下电磁场正演程序计算出地下一次场,与三维异常体在地下处产生的二次场相加,求得地下的总电场。地下电磁响应的正演计算与地表不同,本文推导了地下波区视电阻率表达式。本文通过设计不同的地球物理异常体模型,做了大量的正演计算,研究了层状大地水平谐变电偶极子三维异常体的地下电磁响应特性。根据频率电磁测深法视电阻率拟断面图分布特征,主要做了以下几项研究:(1)研究了均匀大地中三维异常体地下异常规律。(2)研究了两层大地中三维异常体随倾角变化的地下异常变化规律。(3)研究了两层大地中三维异常体随埋深变化的地下异常变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 电磁法及坑道电法国内外研究现状
• 1.3 研究的主要内容
• 第2章 频率域电磁法的理论基础
• 2.1 电磁场方程
• 2.1.1 麦克斯韦方程组
• 2.1.2 频率域电磁场的微分方程
• 2.2 频率测深的基本原理
• 2.2.1 平面电磁场的传播理论
• 2.2.2 频率域测深的基本原理
• 第3章 层状大地中地下电磁响应的正演计算
• 3.1 频率域电磁法的地表观测方法
• 3.2 频率域电磁法的地下观测方法
• 3.3 均匀全空间谐变电偶极子的电场正演计算
• 3.4 层状大地水平谐变电偶极子的地下电磁响应正演计算
• 3.4.1 模型
• 3.4.2 矢量位及其微分方程
• 3.5 谐变电偶极子电磁场的数字滤波计算
• 3.5.1 数字滤波计算原理
• 3.5.2 电偶极子电磁场的汉克尔表达式
• 3.6 层状大地三维异常体的积分方程模拟计算
• 3.6.1 积分方程的建立以及计算
• 3.6.2 并矢格林函数理论
• 3.7 地下电磁响应波区视电阻率的讨论
• 3.7.1 地表波区视电阻率定义
• 3.7.2 地下波区视电阻率定义
• 第4章 计算编程分析
• 4.1 正演计算说明
• 4.2 程序编制以及过程说明
• 4.2.1 程序框图流程
• 4.2.2.计算一次场的程序说明
• 4.2.3.计算二次场的程序说明
• 4.2.4.计算地下电场以及视电阻率程序说明
• 第5章 层状大地中三维异常体的电磁异常研究
• 5.1 均匀半空间中电磁场异常特征
• 5.2 两层大地中三维良导体的地下电磁异常特征
• 5.3 两层大地中异常体的不同产状和埋深的电磁异常特征
• 第6章 结论与认识
• 6.1 结论
• 6.2 认识
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介