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盾构机前地质勘探成像方法的研究

作　者: 徐斌
导　师: 姚丽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 测试计量技术与仪器
关键词: 盾构机反演成像模式搜索模拟退火量子退火
分类号: P631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 91次
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内容摘要

盾构机前地质勘探预报,是以探测地下介质电阻率为基础。根据电场在不同电阻率介质中的分布规律,来研究目标体在不同深度对视电阻率的影响,将视电阻率通过图像的形式直观的反映出来。反演最终归结为求目标函数的最小值,从数学角度上看是一个优化问题。传统的方法如最小二乘法等,需要计算模型的偏导数。但通常来说,大地测量和地球物理模型是强烈非线性的,参数的偏导数非常复杂,计算时间非常长。文中提出了三种优化算法:模式搜索算法、模拟退火算法和量子退火算法。这三种算法都无需进行复杂的偏导数计算,收敛速度较快。文中以中间梯度装置与两极装置下,地下球状体引起的视电阻率异常为模型,通过三种算法的反演计算,分析找出更接近真实值的异常体电阻率和大地电阻率的大小,以及球状异常体的半径,地下深度和水平位置。比较不同算法的反演结果,总结得出三种优化方法的优缺点:模式搜索算法是一种无约束优化方法,易实现,速度快,但是初始迭代值的选取对反演结果的精度影响较大;模拟退火法和量子退火算法都是随机搜索算法,这两种算法能够跳出局部最优,收敛到全局最优,即保证了全局收敛性,而且计算结果不受初始迭代值的影响,稳定性好。所以量子退火算法和模拟退火算法被广泛的用于地质勘探领域。根据中间梯度装置和两极装置下,球状体视电阻率异常为地电模型,采用模拟退火算法和量子退火算法,在VC6.0环境下,用C++语言编写了反演成像软件。给出了视电阻率异常曲线图像的经验解释。根据实验环境,设计了以单片机为核心,采用直接数字频率合成技术制作了频率可调的信号发生装置。

盾构机前地质勘探成像方法的研究

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