基于ANSYS的地表半空间瞬变电磁二维平面烟圈模拟

【摘 要】由于瞬变电磁法对未知地层中的水尤其敏感，隧道超前地质预报已引入瞬变电磁技术，论文着眼于ANSYS软件模拟瞬变电磁应用超前地质预报的可行性，建立地表半空间瞬变电磁数值计算模型模拟二维平面烟圈的扩散效应，并将数值模拟结果与理论计算结果进行分析，结论表明利用ANSYS软件来模拟瞬变电磁是可行的。

【Abstract】Because of the transient electromagnetic method is especially sensitive to water in unknown layer， geological predication of tunnel has introduced transient electromagnetic method. This paper focuses on the feasibility of using ANSYS software to simulate the geological predication of transient electromagnetic applications， establishes a numerical model of transient electromagnetic field in surface half space to simulate the diffusion effect of two-dimensional plane smoke ring， and the results of numerical simulation and theoretical calculation are analyzed. The conclusion shows that it is feasible to simulate transient electromagnetic field by using ANSYS software.

【关键词】超前地质预报；半空间；瞬变电磁；烟圈

【Keywords】 geological predication； half-space； transient electromagnetic； smoke ring

【中图分类号】U452.11 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0191-02

1 引言

瞬变电磁法是利用不接地回线向地下发送一次脉冲磁场，根据楞次定律的“来拒去留”原则，地下地质体中将激励起感应涡流，在一次脉冲磁场断开之后，此感应涡流可作为二次激励场源将激励起二次感应磁场。由于二次感应场可以反馈地下地质中的地电信息，在一次脉冲磁场间歇期间，使用接收线圈观测二次场，通过提取和研究这些响应信息，从而实现对地下地质体的探测[1]。

2 二维烟圈理论扩散规律

将发送线圈平放在均匀大地地表，并把阶跃电流输送至发送线圈之中，待阶跃电流稳定之后，在零时刻停止输送阶跃电流。根据楞次定律，磁导率为和电导率为的地层下半空间将激励起感应电流用来维系阶跃电流断开前的磁场，阶跃电流断开之前，大部分的感应电流集中分布在发送线圈附近地层，并以的规律向远处衰减。阶跃电流断开之后，面电流往地表下扩散，并且产生多个球面状的冲击波涡流，该涡流会随时间逐渐扩散、变大。通过理论和实践的验证，感应电流的极大值沿着发射线圈的中心点与地面成三十度的方向向下、向外扩散。将该传播路径投影到地面，得到的半径如下

【2】朴化荣.电磁测深法原理[M].北京：地质出版社，1990.

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