坑道含水围岩瞬变电磁响应数值模拟研究

胡雄武,　张平松

(安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南　232001)



坑道含水围岩瞬变电磁响应数值模拟研究

胡雄武,张平松

(安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南232001)

文章基于电磁场阻尼波动方程,探讨了全空间瞬变电磁三维时域有限差分算法,通过建立方形回线和设置线性关断电流,实现了数值模拟场源与实际激励场源的统一;针对坑道掘进前方岩溶含水及断层导水模型进行模拟,并通过调整模型距离、尺寸及充水性参数(以电阻率表征),获得了该2种模型条件下瞬变场的扩散规律,及各参数与回线中心瞬变场异常响应的特征关系,所得结果有助于提高坑道超前探水理论认识。

瞬变电磁;多匝方形小回线;数值模拟;坑道;超前探水

井巷及隧道(下面统称“坑道”)掘进过程中,常因前方隐伏岩溶富水、断层导水等不良地质因素而遭遇严重的安全威胁。瞬变电磁方法是坑道掘进水害超前预报的主要方法技术之一,近年来,在测试基础理论、现场工作方法、视电阻率处理与解释方法等方面[1-4]取得了一些研究成果,但由于坑道瞬变电磁场近似为全空间传播,在基础理论认识上仍存在不足,特别是对于多匝方形小回线装置的特殊应用条件,其瞬变场的扩散规律有待进一步研究。文献[5-7]针对半空间三维空间地电模型的瞬变电磁场响应进行了大量正演计算,获得了多种地电模型下的瞬变场响应特征;文献[8-11]对全空间瞬变电磁模拟算法进行了大量研究,对多种水害模型进行了不同程度的模拟计算,揭示了全空间不同场源条件下瞬变电磁场的扩散规律等。……