[实用新型]网格剖分电阻率法超前探测三维模拟装置有效
申请号: | 201220674455.8 | 申请日: | 2012-12-07 |
公开(公告)号: | CN202975362U | 公开(公告)日: | 2013-06-05 |
发明(设计)人: | 聂利超;李术才;刘斌;周浩;宋杰;刘征宇;孙怀凤;王传武;许新骥;徐磊;郝亭宇;牛健;张孝健 | 申请(专利权)人: | 山东大学 |
主分类号: | G01V13/00 | 分类号: | G01V13/00 |
代理公司: | 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 | 代理人: | 张勇 |
地址: | 250061 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 网格 电阻率 超前 探测 三维 模拟 装置 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种隧道或者坑道等地下工程中网格剖分动水含水构造电阻率超前预报三维模拟装置与方法,具体的说是一种涉及地下工程网格剖分含水构造电阻率法超前预报的物理模拟装置和方法,并且是一种模拟地下工程网格剖分电阻率法超前探测三维模拟装置。
背景技术
隧道等地下工程施工期的含导水地质构造超前探测和三维定位一直以来都是超前预报领域备受关注的难题,电阻率法从水体和含水构造的物理特性差异出发,以电阻率差异等为物理基础,对含导水地质构造的超前探测具有独特的优势。由于隧道或坑道是三维全空间,且探测环境较为复杂,外部干扰较为强烈,利用理论解析和数值模拟的方法,难以真实的模拟隧道超前探测的实际情况,导致目前对隧道或坑道中电阻率法超前探测方法的模拟研究还不深入。而物理模拟可以更为真实的反映隧道的实际环境,被视为一种行之有效的电阻率法超前探测模拟方法。
在地面探测领域,水槽或土槽被用来进行电阻率探测的物理模拟,这种物理模拟装置是针对三维半空间条件的,与隧道或坑道的三维全空间条件具有本质的区别。而在隧道或坑道等地下工程的电阻率超前探测物理模拟中,李术才、刘斌、程久龙、施龙青、强建科、阮百尧等开展过相关的工作,为本实用新型提供了重要的借鉴和参考:李术才,刘斌,李树忱,张庆松.等.基于激发极化法的隧道含水地质构造超前探测研究.岩石力学与工程学报,2011,7(15).
刘斌,李术才,李树忱,钟世航.隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究.岩土力学,2009,10(10).
程久龙,李文,王玉和.工作面内隐伏含水体电法探测的实验研究.煤炭学报,2008,1(15).
施龙青,翟培合,魏久传,朱鲁.三维高密度电法技术在岩层富水性探测中的应用.山东科技大学学报(自然科学版),2008,12(15).
强建科,阮百尧,周俊杰.三维坑道直流聚焦法超前探测的电极组合研究.地球物理学报,2010,3(15).
阮百尧,邓小康,刘海飞,周丽等.坑道直流电阻率超前聚焦探测新方法研究.地球物理学报,2009,1(15)。
结合隧道电阻率法超前探测的实际情况,对已经开展的地下工程的电阻率超前探测物理模拟工作中进行分析,发现在地下工程电阻率法超前探测的物理模拟方面存在以下问题和挑战:(1)以往模拟中含水构造的结构和形状较为简单,不能模拟形状较为复杂的含水构造,与隧道实际情况不符;(2)以往模拟中含水构造中的水体是静储量形式,没有实现水的流动,不能模拟动水对电场的影响;(3)以往模拟中,模型的边界是高电阻率边界,没有解决无穷远边界的模拟问题,边界对超前探测结果的干扰很大;(4)以往模型架结构是固定不变的,无法实现模型尺寸的扩展和灵活设置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足,本实用新型提出了一种网格剖分电阻率法超前探测三维模拟装置,该装置包括可扩展式三维模型架结构、边界接地网络、预制隧道腔体、电极扫描阵列、网格剖分含水构造和动水循环模拟装置,实现了模型尺寸的灵活设置,利用提出的边界接地网络可较好的降低高电阻率边界对探测数据的干扰,利用网格剖分和自由组合的方法来模型复杂形状的含水构造,利用动水循环系统为含水构造中的水流动提供动力,同时设计了电极扫描阵列,可用于多种形式的探测装置形式,兼容性和适用性大大提高。本实用新型所提出的装置可更为真实的模拟隧道或坑道等地下工程的复杂环境,为含水构造电阻率法超前探测三维模拟提供了科学的模拟试验平台。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种网格剖分电阻率法超前探测三维模拟装置,它主要包括可扩展式三维模型架结构、边界接地网络、预制隧道腔体、电极扫描阵列、网格剖分含水构造、动水循环模拟装置,在可扩展式三维模型架结构内设有预制隧道腔体,在预制隧道腔体内设有电极扫描阵列,同时在可扩展式三维模型架结构前方还设有网格剖分含水构造,该网格剖分含水构造与动水循环模拟装置连接,可扩展式三维模型架结构外侧与边界接地网络连接;电极扫描阵列、网格剖分含水构造、动水循环模拟装置与主机连接。
所述可扩展式三维模型架结构采用槽钢和型钢作为框架,利用标准尺寸钢板拼装而成,型钢与槽钢之间通过角钢连接,槽钢之间通过拉杆连接,在可扩展式三维模型架结构一侧设置有半圆形缺口与预制隧道腔体相连接,整个可扩展式三维模型架结构表层均涂刷绝缘漆;相邻槽钢之间与边界接地网络引线连接。
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