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激发极化法隧道工程地质勘探成像方法研究

作　者: 刘东东
导　师: 姚丽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 电法勘探反演分析遗传算法共轭梯度法视电阻率
分类号: U452.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电法勘探是根据地壳中各类岩石或矿体的电化学性质和电磁学性质的差异,通过对人工或者天然电场、电磁场和电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究,寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法。本课题是以电法勘探中的激发极化法作为理论基础,研究遗传算法和共轭梯度法在不同的勘探装置下隧道工程地质勘探的反演成像方法。本文选取了中间梯度装置、近场源二极装置和固定点源装置作为实验装置。文中采用遗传算法、共轭梯度法对三种不同装置在地下存在球状异常体条件下的视电阻率异常结果进行反演分析,并将模型的反演结果与理论分析进行对比。通过理论研究,利用实验测试平台采集到的实测数据进行反演计算,得到视电阻率曲线图。实验测试平台的数据采集系统是以LabVIEW为设计平台,以电极、数据采集卡PMD-1608和计算机组成。电极分为测量电极和激励电极,在测量电极上采集到的同步实时数据直接通过数据采集卡的USB口传入计算机,计算机对传入数据进行处理、显示,并保存处理结果。利用遗传算法和共轭梯度法对三种不同装置进行正反演分析,利用MATLAB软件编写程序实现反演结果可视化。比较在不同装置下的遗传算法、共轭梯度法反演结果,可以得出结论:当采用中间梯度装置时,利用遗传算法对其反演结果最为理想,与实际差异最小;当采用二极装置时,利用共轭梯度法反演效果最为理想;当采用固定点源装置时候,两种算法均可以,但不同的是共轭梯度法的反演结果整体比实际偏大,但曲线趋势与实际完全吻合,遗传算法虽较实际曲线整体向右偏移,但越偏离极化球体中心位置曲线拟合效果越好,差异越小。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 课题研究的目的与意义  10-11
  1.2 国内外研究状况  11-13
  1.3 本文主要的研究工作  13-14
第二章激发极化法理论与装置类型  14-24
  2.1 交流激电法的主要观测参数  14-15
  2.2 均匀电流场中球体的电场  15-17
    2.2.1 全空间情况  15-16
    2.2.2 半空间情况  16-17
  2.3 激电法常用装置类型  17-23
    2.3.1 BEAM 系统  18-19
    2.3.2 中间梯度装置  19-20
    2.3.3 二极装置  20-21
    2.3.4 固定点源装置  21-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章反演成像仿真  24-39
  3.1 反演模型的建立  24-25
  3.2 参数反演优化模型的建立  25-26
  3.3 遗传算法  26-31
    3.3.1 中间梯度装置的算法实例  28-29
    3.3.2 二极装置的算法实例  29-30
    3.3.3 固定点源装置的算法实例  30-31
  3.4 共轭梯度法  31-36
    3.4.1 中间梯度装置的算法实例  33-34
    3.4.2 二极装置的算法实例  34-35
    3.4.3 固定点源装置的算法实例  35-36
  3.5 各装置视电阻率剖面图像解释  36-38
  3.6 本章小结  38-39
第四章实验验证  39-42
  4.1 系统实验平台的搭建  39-40
  4.2 实验过程  40
  4.3 实验数据处理  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第五章勘探结果可视化实现  42-54
  5.1 采集参数设置可视化  42-43
  5.2 数据采集可视化  43-46
  5.3 反演结果可视化  46-53
    5.3.1 中间梯度装置反演结果可视化  47-49
    5.3.2 二极装置反演结果可视化  49-51
    5.3.3 固定点源装置反演结果可视化  51-53
  5.4 本章小结  53-54
第六章结论  54-55
参考文献  55-57
附录A 遗传算法程序  57-62
附录B 共轭梯度法程序  62-65
在学研究成果  65-66
致谢  66

激发极化法隧道工程地质勘探成像方法研究

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