本书针对煤田、矿山等巷道超前探水, 隐伏陷落柱、构造裂隙等不良地质体探测的关键技术问题, 应用有限元数值模拟技术实现了巷道三维复杂条件下激电观测的快速正演算法及程序。在三维正演基础上, 分析计算了巷道本身、巷道干扰、旁侧异常体等对巷道顶底板激电探测的影响规律, 并用理论模型数据检验改正效果。为合理避开掌子面旁侧的干扰, 达到巷道迎头超前探测目的, 讨论了巷道迎头电场聚焦探测的异常规律及适用性。
吕玉增，男，1978年11生，河北邢台人，教授，硕士研究生导师，桂林理工大学地球科学学院副院长，中国地球物理学会注册地球物理工程师。2004年毕业于桂林理工大学（原桂林工学院）地球探测与信息技术专业，获硕士学位；2008年在中南大学获地球探测与信息技术专业工学博士学位；2010－2012年在中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采国家重点实验室完成博士后研究；2014年6月－2015年7月，在美国杜克大学Pratt学院计算机与电子工程系访学。主要从事地球物理电（磁）法数值模拟与反演成像、地质雷达偏移成像、巷道超前探测等方面的研究。
第1章 引言
1.1 巷道超前探测的重要性
1.2 国内外研究现状与发展趋势
1.3 研究思路、技术路线
1.3.1 研究思路和方法
1.3.2 技术路线
1.4 研究内容和主要成果
1.4.1 巷道激发极化法三维快速正演研究
1.4.2 巷道三维全方位超前探测系统研究
1.4.3 巷道顶、底板、侧方和迎头激电超前探测数据的最优化反演研究
第2章 巷道复杂条件下激发极化法有限元正演
2.1 时间域激发极化法计算
2.2 巷道三维点源场基本原理
2.3 三维有限元网格剖分
2.3.1 直角坐标系下的网格剖分
2.3.2 放射状的网格剖分
2.3.3 四面体单元剖分
2.4 巷道三维点源场有限单元法正演计算
2.4.1 边值和变分问题
2 4 2插值
2.4.3 单元分析
2.4.4 边界积分
2.4.5 总体合成
2.5 网格剖分分析和系数矩阵的存储
2.5.1 网格剖分分析
2.5.2 系数矩阵非零元素存储
2.6 方程组求解
2.6.1 大型对称稀疏线性系统求解
2.6.2 计算效率和计算精度
2.7 巷道复杂条件下正常场的计算
2.8 本章小结
第3章 巷道顶底板、侧方激电探测及反演解释
3.1 巷道本身对点源场观测的影响规律
3.1.1 不同测线巷道空腔影响
3.1.2 巷道大小对观测视电阻率的影响
3.1.3 巷道本身影响校正
3.2 不同位置异常体对巷道顶底板超前探测的影响规律
3.2.1 巷道内铁轨对观测的影响
3.2.2 巷道旁侧异常体对观测的影响
3.3 巷道顶底板激电超前探测数据的反演解释
3.3.1 最小二乘反演方法
3.3.2 巷道环境影响改正方法
3.3.3 改正效果检验
3.3.4 二维近似反演效果
3.4 本章小结
第4章 巷道迎头电场聚焦超前探测
4.1 巷道迎头聚焦探测技术
4.2 巷道迎头聚焦探测的有限元正演
4.2.1 有限元正演算法
4.2.2 附加电场电极布置
4.2.3 附加电场特征分析
4.3 巷道聚焦电流法超前探测应用
第5章 巷道U形探测及近似反演解释
5.1 巷道U形探测观测系统设计
5.2 约束最小二乘最优化反演算法
5.3 巷道迎头U形探测异常及近似反演解释
5.3.1 巷道迎头U形超前探测的异常特征
5.3.2 巷道迎头U形探测的近似反演
5.4 本章小结
第6章 主要结论和建议
6.1 主要结论
6.2 问题与建议
参考文献
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