為了解決復(fù)雜地質(zhì)條件下的淺層勘探問(wèn)題,基于有限元法對(duì)航空瞬變電磁進(jìn)行三維正演模擬,采用中心回線觀測(cè)方式來(lái)研究磁場(chǎng)H_z的響應(yīng)特征。首先驗(yàn)證了均勻半空間和層狀地層響應(yīng)精度,模擬表明,數(shù)值解與解析解在0.1 s前誤差基本維持在5%以內(nèi),可以有效地進(jìn)行正演模擬。然后討論了發(fā)射線圈參數(shù)（高度、半徑、電流、匝數(shù)）對(duì)磁場(chǎng)H_z分量的影響,結(jié)果表明,場(chǎng)值與發(fā)射線圈半徑、電流、匝數(shù)成正比,不同發(fā)射線圈高度只是影響了早期響應(yīng),到晚期磁場(chǎng)H_z分量均趨向同一值;由于瞬變電磁對(duì)低阻異常反應(yīng)更為靈敏,研究了埋有低阻異常體的起伏地形條件對(duì)H_z場(chǎng)值的影響,得出了有價(jià)值的結(jié)論。 

【文章來(lái)源】：工程地球物理學(xué)報(bào). 2020,17(03)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

正演精度驗(yàn)證

圖1(a)、圖1(b)、圖1(c)分別是均勻半空間、H型地層、K型地層數(shù)值解與解析解的對(duì)比,圖1(d)是三種地電模型的誤差曲線。從圖1(d)可以看出,在t=0.1 s前,誤差基本維持在3 %以內(nèi),可以有效地進(jìn)行正演模擬;在t=0.1 s后,誤差曲線急劇上升,不能很好地說(shuō)明問(wèn)題,這是由于物理場(chǎng)外部邊界使用的是狄利克雷邊界條件,而模型本身大小不能滿足無(wú)限遠(yuǎn)的條件,因此在后期磁場(chǎng)Hz有較大的誤差。由圖1(b)、圖1(c)可以看出,對(duì)于層狀地層,磁場(chǎng)Hz隨時(shí)間迅速衰減;當(dāng)遇到低阻層時(shí)候,場(chǎng)值Hz曲線呈現(xiàn)上凸趨勢(shì),其衰減變慢;當(dāng)遇到高阻層時(shí),場(chǎng)值Hz曲線呈現(xiàn)下凹趨勢(shì),其衰減變快,而且H型地層的磁場(chǎng)Hz畸變比K型地層畸變更嚴(yán)重,這也說(shuō)明了航空瞬變電磁對(duì)低阻反映更為靈敏。綜上所述,磁場(chǎng)Hz數(shù)值解和解析解基本擬合,驗(yàn)證了航空瞬變電磁三維正演的可行性。表1 不同地電模型參數(shù)Table 1 Different geoelectric model parameters 模型 第一層厚度/m 第一層電阻率/Ω·m 第二層厚度/m 第二層電阻率/Ω·m 第三層厚度/m 第三層電阻率/Ω·m 均勻半空間 ∞ 100 -- -- -- -- H型地層 200 100 50 10 ∞ 100 K型地層 200 100 50 1 000 ∞ 100

表2 不同線圈模型參數(shù)Table 2 Different coil model parameters 模型 線圈高度/m 線圈半徑/m 線圈電流/A 線圈匝數(shù) 1 50-100-150 50 150 15 2 50 10-50-100 150 15 3 50 50 50-100-150 15 4 50 50 150 5-10-15在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下,由圖2(a)可以看出,隨著發(fā)射線圈高度升高,早期和中期磁場(chǎng)Hz的幅值逐漸下降,這是因?yàn)榭諝馐墙^緣的,線圈高度的增加拉大了線圈與觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于電導(dǎo)體的距離,導(dǎo)致產(chǎn)生的渦流場(chǎng)較弱,從而使早期接收到的二次場(chǎng)值Hz減小;晚期線圈的高度對(duì)結(jié)果沒(méi)有較大的影響,場(chǎng)值基本一致,也說(shuō)明了晚期磁場(chǎng)衰減的速度基本一致。由圖2(b) 、圖2(c)、圖2(d)可以看出,線圈不同的發(fā)射半徑、發(fā)射電流、匝數(shù)的正演場(chǎng)值響應(yīng),形狀基本一致,只是在幅度上有較大的差別,這說(shuō)明線圈半徑、發(fā)射電流和線圈匝數(shù)這三個(gè)參數(shù)只影響場(chǎng)值響應(yīng)的強(qiáng)弱,而并沒(méi)有影響場(chǎng)值的衰減速率。由圖2(c)、圖2(d)可以看出,兩幅圖的響應(yīng)基本一致,從理論上,分別計(jì)算表2模型3、模型4的發(fā)射磁矩(M=ISN。其中,I為電流,單位為A;S為發(fā)射線圈面積,單位為m2;N為線圈匝數(shù)),模型3磁矩分別約為589萬(wàn)A·m2、11 781萬(wàn)A·m2、1 767萬(wàn)A·m2;模型4磁矩分別約為589萬(wàn)A·m2、11 781萬(wàn)A·m2、1 767萬(wàn)A·m2。由此可以看出,在其他條件一定的情況下,發(fā)射磁矩相同,正演出的結(jié)果也是相同的,圖2(c)、圖2 (d)可以間接說(shuō)明以上規(guī)律。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3216413