瞬变电磁法探测公路隧道工程中的不良地质构造

为了给公路设计部门提供选线依据，运用瞬变电磁法在山西境内的某两条高速公路隧道工程设计线路段上进行探测，以查明下覆不良地质构造的发育情况。通过对瞬变电磁法的探测能力进行理论上的讨论，对不同地电断面情况下的异常体电磁响应的定性分析，得出用瞬变电磁法探测不良地质体的可行性结论。经过资料处理，查出不良地质构造赋存的位置，解释结果与钻探资料完全吻合。     

多道瞬变电磁法(MTEM)技术分析

多道瞬变电磁法(MTEM)具有深度大且探测精度高的特点,是目前电磁法领域研究热点之一。为推进多道瞬变电磁法深部探测系统的研发,对多道瞬变电磁法的技术特点及地球物理机制进行了分析。首先,对多道瞬变电磁法的关键技术进行总结,其特点包括:采用大功率接地源形式;编码发射;多道观测;类地震资料处理。然后,指出多道瞬变电磁法的地球物理实质:多道瞬变电磁法属于近源测深,即通过改变偏移距达到测深目的;接收信号包括系统响应和大地脉冲响应(即含有一次场与二次场的混合场)信号,采用反卷积方法获取大地脉冲响应。最后,针对中国复杂环境下的深部探测,对现有的多道瞬变电磁法提出改进思路:1把二维观测系统改进成三维观测系统,即三维数据采集系统,使其应用性更强且更方便,探测深度大,精度高;2把常规一维拟地震资料简单处理改进成三维拟地震成像解释;3从油气勘探领域拓展到复杂的深部矿产资源领域。     

瞬变电磁测深法在煤矿工程勘察中的应用

瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探工作方法。尤其大回线源瞬变电磁法，由于发、收位于同一点，在近场测量，不存在体积效应，故分辨率高，特别是横向分辨率更高，可分辨出地下规模较小的不均匀体。笔者将瞬变电磁法用于甘肃华亭煤矿保安煤柱探测及宁夏灵武矿区圈定老窑采空区，资料清晰地反映出采空区的分布范围和保安煤柱的位置     

用瞬变电磁法探测灰岩溶洞

为了查明高速公路设计段地下灰岩溶洞的发育情况,运用大回线源瞬变电磁法在指定场地进行了探测。采用线性数字滤波技术进行正演模拟,采用改进的阻尼最小二乘可行方向法对资料进行反演计算,经过资料处理,查出地下灰岩溶洞的赋存位置,所解释的结果得到钻孔验证,效果很好。瞬变电磁探测技术的成功应用,很好地解决了高速公路设计中遇到的疑难地质问题。     

用瞬变电磁法探测灰岩溶洞

为了查明高速公路设计段地下灰岩溶洞的发育情况，运用大回线源瞬变电磁法在指定场地进行了探测。采用线性数字滤波技术进行正演模拟，采用改进的阻尼最小二乘可行方向法对资料进行反演计算，经过资料处理，查出地下灰岩溶洞的赋存位置，所解释的结果得到钻孔验证，效果很好。瞬变电磁探测技术的成功应用，很好地解决了高速公路设计中遇到的疑难地质问题。     

PROTEM47CM仪器在掘进头探测中的应用

矿井瞬变电磁法是近年来应用较广的一种电法勘探技术,PROTEM47CM仪器对低阻充水破碎带反映特别灵敏,为煤矿井下掌子面掘进处的安全施工提供有效的帮助。文章依据井下瞬变电磁法的的应用发展技术,结合测区的地球物理特征,运用PROTEM47CM仪器对掘进头进行了实测,后期通过数据处理和计算机绘图并结合实际的地质资料分析,能够有效地探测出低阻充水区域,说明矿井瞬变电磁法运用PROTEM47CM仪器探测井下掘进头能取得较好的效果。     

基于聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法

煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的探测精度。为解决该方法对钻孔径向异常体的准确定位解释难题,通过三维正演总结了其水平分量异常响应特征,提出了异常体象限确定准则,研究了根据水平分量幅值和异常象限综合求取异常体工具面角的计算方法。将由垂直分量计算得到的每一个视电阻率视为独立异常体,基于K-means聚类算法对相应的水平分量异常曲线特征值进行二分类,实现了全数据集的视电阻率象限自动划分,结合异常工具面角算法研究得出钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法。最后计算了三维数值模型的立体成像结果,对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好效果。结果表明:基于K-means聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法是地球物理与机器学习的有机结合,该方法能够为井下掘进工作面隐伏水害超前探测精细解释提供技术支撑。     

积水采空区的电性异常特征分析

随着煤矿的大量开采,越来越多的煤田采空区形成,在地下错综复杂。采空区给人类生活带来诸多不便,采空区的垮落、塌陷,造成地面下沉、塌陷,毁坏土地、建筑设施等,同时对生态环境也造成巨大的破坏。因此,一种探测采空区分布的有效方法对人类社会会产生良好的经济效益与社会效益。当采空区的空隙被水充填,其电阻率呈低阻反映,这些特性成为瞬变电磁法探测地下采空区良好的地球物理勘探前提。文章根据煤层采空区的地质情况,建立采空区的地质模型,分析了深度变化对瞬变电磁探测采空区分辨能力的影响,认为瞬变电磁法探测采空区~([4])随着采空区深度的增加异常反映随之减弱。通过正演结果绘制测道视电阻率断面图,可以更加直观地看出深度变化与瞬变电磁法分辨能力的关系~([5])。最后,通过对瞬变电磁探测采空区的应用成果分析,阐述了瞬变电磁法在煤田采空区勘察中的有效性。     

大定源回线装置瞬变电磁法在浅层煤矿采空区勘查中的应用

煤矿采空区土地已成为可持续发展的重要资源,浅层煤矿采空区探测在城市规划中显得日益重要。本文采用大定源回线装置瞬变电磁法对浅层煤矿采空区进行勘查,结合具体工程案例选用合理的施工参数,对野外采集数据进行视电阻率计算并绘制成图,利用视电阻率等值线扰动异常圈定采空区位置,指导钻孔布设,解译成果与地质资料及钻孔揭露地层基本吻合。实践证明,大定源回线装置瞬变电磁法在浅层煤矿采空区探测中具有明显效果,在其他浅层采空区勘查中有着广泛的应用前景。     

瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。     

Application of transient electromagnetic method in tunnel exploration

Along with the economic development,large tunnels need to be constructed in many high mountains or complex structure regions,and the design and construction of detailed tunnel exploration become particularly important.Transient electromagnetic method (TEM) uses a non-grounded loop or an electrode to send a primary electromagnetic pulse into the ground,and observes spatial and temporal distribution of secondary electromagnetic field,which is widely applied in mineral resource exploration,engineering geology,etc.The application of TEM in the tunnel construction of Kaiyuan Temple is researched in this study.The smoke loop inversion is adopted for inverting the transient electromagnetic data.The drilling data and high density resistivity method data are combined for comparison.The obtained inversion result greatly coincides with the actual conditions.Therefore,the geophysical prospecting basis can be provided for the division of stratum,delineation of geologi-cal structure,and design and construction of tunnel pavement.By virtue of TEM,drilling data and high density resistivity method,the tunnel construction of Kaiyuan Temple has obtained satisfactory results.     

阳泉西环高速公路沿线地质特征及地质灾害影响评估

在对研究区地质资料进行系统分析和野外实际调查的基础上,运用构造地质学、矿物岩石学及工程地质学,对该公路沿线地质特性进行了详细研究,总结了沿线地质灾害类型,对存在的地质灾害现状进行了评估,并对评估区进行了分区。研究结果对线路的施工及地质灾害防治等具有指导意义。     

综合物探方法在栖霞中桥地区溶洞塌陷地质灾害调查中的应用

该文论述了在溶洞引发的地面塌陷地质灾害调查中,应用高密度电法、瞬变电磁法、地震频率谐振法进行综合物探勘查的效果,根据本区第四纪地层、灰岩及溶洞充填物质的物性差异,分析研究了岩溶溶洞及塌陷区的物探异常分布特征,并结合钻探验证,有效圈定了调查区岩溶溶洞及地表塌陷区的分布范围,为地质灾害调查与防治提供了科学依据。结合本次综合物探勘查效果,分析了高密度电法、瞬变电磁法及地震频率谐振法在探测溶洞及塌陷区的有效性及局限性。     

浅层地下水物探探测方法选择

浅层地下水探测是物探工作重点关注领域之一,本文从地球物理特征出发,结合工作实例,分析电阻率层析成像技术、电测深、大地电磁法、甚低频及浅层地震等方法在地下水探测中的效果,分析各方法探测中优缺点。本文从成本、效率、探测深度、地形条件等不同因素考虑,给出了不同条件下物探方法的选择。文中对不同勘探深度给出了不同的综合勘探手段组合,100m以浅优选层析成像技术、电测深、瞬变电磁法、浅层地震等方法组合,500m以深选择CSAMT法、EH法等组合。     

Development of the Array Transient Electromagnetic System and Its Experiments

Transient electromagnetic (TEM) technique plays a significant role in mineral exploration. To accommodate the complicated survey environments in the west part of China, we developed a portable array TEM equipment (ATEM - 1 ),which was implemented based upon the idea to apply the GPS timing signal for the synchronization among transmitters and receivers. The structure of the system and its performance are discussed and the case study is also described.     

Development of the Array Transient Electromagnetic System and Its Experiments

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｒａｎｓｉｅｎｔＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ (ＴＥＭ )ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓｂｅｅｎｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｄｉｎＣａｎａｄａ ,ＵＳＡ ,ＡｕｓｔｒａｌｉａａｎｄＦｏｒｍｅｒＳｏｖｉｅｔＵｎｉｏｎ .Ｓｉｎｃｅ 1953ｔｈｅｆｉｒ     

GF-2遥感数据在盖孜河流域典型第四纪地层调查中的应用

国产高分辨率卫星遥感技术的发展为第四系宏观、局部及细部特征调查提供了新的手段。中巴经济走廊东段地区分布较多的冲洪积扇、河谷阶地、冰川堆积等地貌类型,为了研究国产高分数据在该地区第四纪地质调查中的适用性,以高分二号（GF-2）影像为主要数据源,借助数字高程模型构建三维场景,选取中巴公路沿线盖孜河流域乌鲁阿特山前冲洪积扇、盖孜河河谷阶地与克拉牙依拉克冰川堆积物3处典型第四纪地层为研究对象,建立了遥感解译标志,并进行了精细尺度遥感解译;经过野外实地验证,查明了其物质组成与变化规律,修正了前人关于克拉牙依拉克冰川不同期次冰碛物的划分范围;通过对盖孜河河谷阶地分析,盖孜河流域晚更新世以来经历了至少5次阶段性构造抬升,阶地基座冰碛物至少由两期冰川作用形成。研究表明,GF-2影像能快速从宏观尺度上识别地貌、松散堆积物变化特征,能够看到常规方法无法观察到的地质现象;满足大比例尺解译、制图要求,特别是在微地貌识别以及第四纪地层解译中,能够提升精细地质解译水平。研究成果能为盖孜河流域河流、冰川的发展演化过程研究提供基础地质资料,为中巴公路沿线第四纪土体遥感调查提供典型案例。      

川藏公路海竹段地质灾害的遥感分析

本文重点是利用遥感地学分析原理研究了川藏公路海竹段的滑坡、崩塌和泥石流的地质灾害。同时 ,在遥感分析的基础上 ,对本区的工程地质进行了分区 ,为川藏公路改线及病害整治提供了基础资料.     

遥感技术在公路勘察设计中的应用

遥感(RemoteSensing-RS)、全球定位系统(GlobePositionSystem-GPS)、地理信息系统(GeographicInformationSystem-GIS)可广泛的应用于工程勘察设计及与公路交通建设有关的资源信息和经济地理分析、交通运输管理、测绘制图等方面,是全面认识公路交通自然环境,提高交通规划水平,协调发展公路网络的关键技术。从公路选线、工程地质勘察、工程设计到公路运行管理,3S技术的信息分析方法有其它手段不可替代的作用;遥感航测制图更有其速度快、质量高、节省人力物力的优势,而三维遥感数据是公路勘测设计自动化的基础,是体现设计思想、优化路线方案最先进有效的手段。     

河南省岩土体类型及主要环境工程地质问题刍议

河南省地处中原,交通发达,人口稠密,人类工程经济活动强烈。全省地貌类型齐全,岩土体类型复杂。在水库建设、矿产开发和铁路公路建设中出现了一系列环境工程地质问题,岩土体类型不同,其工程地质特性各异,产生的环境工程地质问题亦不尽相同。分析岩土体类型及其工程地质特征,是治理环境工程地质问题、防治人为灾害的基础。本文介绍了河南省岩土体类型及其主要工程地质特征。对水库区、采矿区及交通建设中出现的环境工程地质问题进行了详细论述,为治理环境工程地质问题、防治人为灾害提供了地学依据。