隧道TBM機(jī)瞬變電磁響應(yīng)三維并行模擬及干擾去除研究.pdf

1、利用瞬變電磁進(jìn)行隧道超前探測(cè)工作時(shí),在TBM機(jī)施工的隧道中會(huì)受到TBM機(jī)嚴(yán)重干擾,使得瞬變電磁超前探測(cè)的效果大打折扣。為了研究消除TBM機(jī)干擾響應(yīng)的方法,需要首先通過(guò)三維正演來(lái)獲取TBM機(jī)的瞬變電磁響應(yīng)規(guī)律以及TBM機(jī)與隧道中含水不良地質(zhì)構(gòu)造的相互影響規(guī)律。本文利用三維時(shí)域有限差分方法對(duì)TBM機(jī)施工的隧道中不同的含水地質(zhì)構(gòu)造的瞬變電磁響應(yīng)進(jìn)行了模擬,利用0.2m的小網(wǎng)格對(duì)TBM機(jī)進(jìn)行了精細(xì)化剖分。為了解決小網(wǎng)格造成的網(wǎng)格規(guī)模過(guò)大計(jì)算時(shí)間

2、過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,開發(fā)了基于GPU的異構(gòu)并行算法,并進(jìn)行了深度優(yōu)化,極大地縮短了三維復(fù)雜模型正演模擬的計(jì)算時(shí)間。
　　隧道腔體中的空氣在正演過(guò)程中用高阻介質(zhì)近似,由于存在這種電阻率極高的介質(zhì),根據(jù)傳統(tǒng)的穩(wěn)定性條件經(jīng)驗(yàn)公式所確定的時(shí)間迭代步長(zhǎng)不再適用,本文根據(jù)大量的模型計(jì)算總結(jié)出了適用于這種情況的新的穩(wěn)定性條件經(jīng)驗(yàn)公式。
　　從模擬結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)TBM機(jī)的干擾響應(yīng)與含水地質(zhì)構(gòu)造所引起的響應(yīng)并不會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用,并且TBM機(jī)的異常響

3、應(yīng)主要集中在關(guān)斷后較早的時(shí)間段內(nèi),當(dāng)掌子面前方的含水地質(zhì)構(gòu)造與掌子面距離較遠(yuǎn)時(shí)二者所造成的響應(yīng)從感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)曲線上即可分辨。當(dāng)掌子面前方的異常體規(guī)模較小或者距離掌子面較近時(shí),從感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)曲線上已經(jīng)不能分辨出二者的異常響應(yīng),因此必須要先對(duì)TBM機(jī)造成的異常響應(yīng)進(jìn)行消除。為此本文研究探索了一種消除TBM機(jī)干擾響應(yīng)的方法,首先利用三維正演獲取TBM機(jī)的異常響應(yīng),然后將實(shí)測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減去TBM機(jī)的純異常響應(yīng)即可近似看作是由掌子面前方異常體所引起的