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《物探化探计算技术》2016,(4)
采用基于异常电位法的三维有限元数值模拟方法,对影响直流聚焦超前探测效果的各种因素进行了数值计算,以异常幅度大于三倍均方误差为标准,对各种影响因素是否忽略进行了判定。结果表明,距离隧道轴线6m之外的旁侧异常体对超前探测效果影响很小,坑道后方的金属体对超前探测效果几乎没有影响,坑道正前方水体灾害的规模大小对聚焦电流法超前探测距离的确定影响较大。最后制作隧道空腔模型进行水槽模拟实验,该实验验证了九极聚焦法的实际可行性,并且其探测效果明显优于传统的单极装置。 相似文献
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《物探化探计算技术》2015,(6)
目前BEAM聚焦电流法隧道超前探测的研究取得了一些进展,但由于隧道施工的复杂性,该技术的运用存在一定的局限性。这里在BEAM系统特点的基础上,结合三电极侧向测井方法,提出一种电流串联法系统,可实现动态掘进过程中的地质体视电阻高速、高精度测量。通过仿真比较BEAM系统方法与电流串联法系统,可以看出,两种方法对于异常体的探测灵敏度基本相同。 相似文献
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影响井下直流电法超前探测效果的因素较多,巷道空腔对全空间电流场分布的影响就是其中之一。论述了有限单元法模拟井下稳定电流场正演模型,介绍了全空间条件下三维模型中的点源电场的边值及变分问题;模拟在巷道内加载定点电流源,通过巷道影响因子研究巷道空腔对全空间稳定电流场分布的影响。数值模拟结果表明,巷道影响与巷道几何尺寸大小、供电电极布置及巷道围岩导电性有关。 相似文献
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《物探化探计算技术》2016,(4)
基于聚焦电流法的隧道超前探测BEAM(Bore-tunnelling Electrical Ahead Monitoring)的研究取得了一些进展,但由于BEAM综合法的局限性,使得发现隧道掌子面前方有异常体后,仍无法判断异常体的具体方位。因此在BEAM系统的基础上,提出了一种基于周向电极扫描差动电压法的测量手段,有限元方法仿真表明,该测量方法可以判定异常体在掌子面前方的方位。 相似文献
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针对现有超前探测技术探测空间狭小、电磁干扰严重且难以应用于隧道掘进机（Tunnel Boring Machine,简称TBM）施工隧道等难题,采用一种基于移动阵列电极的盾构超前探测方法。运用Comsol Multiphysics有限元仿真软件建立地电模型,对不同地质情况进行正演响应分析。结果表明:存在保护电极时,电压分布范围明显扩大,表明探测范围增大,为提高探测效果,有必要添加保护电极;异常体的尺寸、形状、位置改变会影响测量电压分布呈现规律性变化,表明这种方法对异常反应的响应良好;通过移动阵列电极盾构超前探测物理模型实验结果对比证明了基于移动阵列电极的盾构超前探测方法的可行性。 相似文献
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为实现煤巷聚焦多点电源有效探测电场聚焦深度扫描和偏转角度扫描,准确把握有效探测电场的变化规律,根据超前扫描探测机理,利用高斯定理,采用两种不同的方法对积分过程进行求解,推导单根有限长均匀带电直线电极的电场线方程。利用电场线空间分布的对称性,归纳推理共面多电极电场线方程。改变聚焦屏流比系数,计算有效探测电场线边界线方程,分析平均电流密度及空间立体角变化规律;同时改变聚焦屏流比系数和偏转屏流比系数,分析电场边界线下边界角及偏转角变化规律,确定出超前扫描探测主电极与约束电极发射电流取值范围。此研究为野外开展聚焦多点电源电法勘探提供技术指导,对完善聚焦电法勘探机理,推动该技术理论发展具有重要意义。 相似文献
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针对直流电阻率法超前探测研究中理论研究落后于工程实践的现状和探查效果较差的问题,对隧道直流电阻率法超前探测进行了系统的正演研究。首先,利用有限单元法数值手段对含水断层等多种典型含水构造的超前探测进行了正演,得到了典型含水构造超前探测的异常响应特征,提出了干扰识别与去除这一关键技术,形成了掌子面前方有用信息提取的有效途径,为隧道含水构造的超前探测奠定了理论基础。其次,研制了隧道含水构造超前探测物理模型试验装置和相似材料并开展了物理模型试验,在实验室尺度下对直流电阻率法超前探测这一新型测量方式进行了有益的探索,验证了该方法用于含水构造探测的有效性。最后,结合实际工程进行了超前地质预报实践,实现了对含水构造的定性判断。应用效果表明,直流电阻率法超前探测研究为现场应用提供了指导和参考,并为含水构造的三维反演成像与定位奠定了基础。 相似文献
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隧道前方含水构造的超前预报是地下工程领域中亟待解决的难题。基于频域激发极化法中频散率参数对水体响应敏感的特点,将其引入到隧道含水体超前探测研究工作中。从理论正演、物理模拟、解译方法等方面入手对频域激发极化超前预报技术进行了系统的研究。利用三维有限元数值模拟技术解决了隧道中频域激发极化超前探测的数值正演难题,并通过对典型含水体的正演研究得到了视频散率对含水构造的响应规律,发现视频散率曲线的极大值是表征掌子面前方含水构造存在的重要特征;基于大量数值正演的结论,提出了一种利用两次探测的视频散率曲线极大值联合判断含水构造位置的方法;物理模型试验和现场实际应用表明,频域激发极化法预报的含水体位置与实际情况基本一致,验证了该方法用于隧道含水构造超前探测的有效性,为解决隧道含水构造超前探测这一难题提供了可行的途径。 相似文献
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在掘进工作面上设计多点电流源双频激电法探测电极布置方式,根据稳定电流场性质,建立多点电流源电场线微分方程,基于变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法,对微分方程组进行求解。定义探测电场空间立体角和电场线边界角概念,分析探测电场平均电流密度随主屏流比系数及距掘进断面距离变化规律,确定聚焦效应探测时主屏流比系的取值范围。同时改变约束屏流比系数和主屏流比系数,分析探测电场偏转角的变化规律及对其影响的主要因素,确定偏转效应探测时约束屏流比系数的取值范围。工业性试验表明:利用该方法进行超前扫描探测,根据视幅频率和视电阻率异常激电效应参量变化规律,能够有效识别工作面前方围岩地质构造特征及低阻含水异常体的方向,但含水异常体距工作面的准确距离和含水量的大小尚需进一步研究。 相似文献
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为实现水环境中微囊藻毒素的高性能检测,利用农业废弃物合成了具导电性能的生物炭颗粒,并将其作为导电材料构建了对微囊藻毒素-LR具电化学免疫检测性能的生物模板电极。实验结果表明：该电极具有很好的电催化性能,在电解液中,能够在短时间（5 min）内有效识别微囊藻毒素-LR的存在;利用差分脉冲伏安法检测发现在0.0~5.0 nmol/L的检测范围内毒素浓度与响应电流值呈线性递减关系,且最低检测浓度为0.2 nmol/L。该电极对各类不相关分子及离子具有抗干扰能力,表明了该方法可应用于对微囊藻毒素-LR污染的快速、特异性检测。 相似文献
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慈母山隧道地质环境复杂,如何选择有效的预报措施对隧道的顺利开挖和人员、设备的安全具有重要的意义.TSP203系统是用地震反射原理对隧道进行超前探测的专业仪器.该系统数据采集、处理实现高度智能化,可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模,并可算出其岩石物理力学参数.使用此仪器对慈母山隧道进行多次预报,结合实际开挖,证实了该系统预报的可行性和准确性,总结出了关于该方法在施工过程和资料解释中的几点认识. 相似文献
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This paper describes the use of a backprojection algorithm to reconstruct subsurface images of the electrical resistivity in horizontal planes parallel to the surface. The algorithm can be applied to detect buried objects such as tanks or pipes and possible leakages from them. Two imaging strategies are compared: juxtaposition of vertical planes, and 3D reconstruction from the sensitivity matrix corresponding to the entire volume whose surface is explored. The electrode arrays used for voltage measurement are the dipole–dipole array and a modified Schlumberger array. A personal computer controls current injection, electrode switching, and voltage detection. The system injects 1 kHz, 20 V peak-to-peak square waveforms, thus avoiding electrode polarization effects. Experimental laboratory measurements show that the algorithm detects localized objects such as an insulating sphere and a conductive cylinder immersed in water. Furthermore, covering half of the cylinder by a rubber sleeve to simulate a nonconductive leak, yields a distinct image for the leak. The backprojection algorithm does not need any regularization parameter and it is very fast in inverting the sensitivity matrix because it approximates the inverse matrix by its transposed. The dipole–dipole array usually yields a lower overall pixel error than the modified Schlumberger array but both allow the detection of simulated underground leaks. 相似文献