直流电法电场分布的边界效应研究

直流电法电场分布的边界效应研究

论文摘要

采用直流电法进行室内试验和现场的数值模拟时,由于边界条件和现场不同,会造成电场分布与现场存在一定的偏差.本文为了减小边界影响,在一定的电位相对偏差(实验值或数值解与半无限理论解)水平下,优化室内试验和现场数值模拟的模型尺寸,对两个异性点电流源均匀介质电场进行数值模拟,得出以下主要结论:在模型顶面供电电极之间电位的最大相对偏差小于1%的前提下,直流电法现场的数值模拟(零电位边界)采用长方体模型(长和宽相等),模型的高取为供电电极极距的1.75倍,模型的宽取为4.35倍时,在一定精度上模型的体积较小;直流电法室内试验(绝缘边界)采用长方体模型(长和宽相等),模型的高取为供电电极极距的3倍,模型的宽取为4.35倍时,在一定精度上模型的体积较小.当模型边界取为零电位边界时,在相同的供电电极极距下,模型顶面供电电极之间电位达到相同的相对偏差水平时,半球形模型的体积比长方体模型的体积更小.这些结论对数值模拟反演现场情况以及进行室内试验时模型的设计有一定的指导意义,使得相关规律能较好的应用于现场.

论文目录

  • 0 引 言
  • 1 直流电场的基本理论
  •   1.1 求解稳定电流场的拉普拉斯方程
  •   1.2 均匀大地中的直流点电流源电场的分布特点
  •     1.2.1 地表单点电流源的电流场
  •     1.2.2 地表两个异性点电流源的电流场
  •   1.3 利用直流电场分布进行工程地质勘探的原理
  •     1.3.1 直流电位法
  •     1.3.2 直流电阻率法
  • 2 COMSOL模拟电场分布数值解有效性验证
  •   2.1 电场分布的数值解与解析解的对比
  •   2.2 电场分布的数值解与室内试验数据的对比
  • 3 现场数值模拟电场分布的边界效应
  •   3.1 长方体模型两个异性点电源电场
  •     3.1.1 供电电极之间电位相对偏差的分布规律
  •     3.1.2 边界效应
  •       (1) 控制模型的高, 扩大模型的长和宽
  •       (2) 同样相对偏差水平下, 优化模型尺寸
  •   3.2 半球形模型两个异性点电源电场
  • 4 室内试验电场分布的边界效应
  • 5 分析及应用
  • 6 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 刘胜,王媛,田彦

    关键词: 电法,边界效应,模型尺寸,优化

    来源: 地球物理学进展 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

    单位: 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏省岩土工程技术工程研究中心河海大学

    基金: 国家重点研发计划课题“堤防工程安全运行风险评价理论与管理研究”(2017YFC1502603)资助

    分类号: P631.3

    页码: 763-774

    总页数: 12

    文件大小: 2463K

    下载量: 149

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