地下水流场三维可视化研究进展与前景

在系统回顾近10年来地下水流场三维可视化主要研究成果的基础上,结合笔者的研究实践,综述了地下水流场三维可视化研究进展。从三维表现形式上,把地下水流场的三维可视化表达方法分为5类：准三维写意可视化、准三维制图可视化、三维体视化、混合可视化和立体可视化。分别论述了每种方法的几何模型、空间分析和绘制技术等,并分析了三维可视化技术在地下水流场研究中的应用前景。     

井下无缆通信中谐变电偶极子的场

无线通信是地下工程如煤矿开采中重要的通信方式之一.特别是在灾害发生,其他通讯方式失效时,无线通信往往成为应急情况下唯一的联系方式.井下通信机采用偶极式发射与接收,但在有耗大地媒质中,使得井下通信的偶极场与通常经由空中发-收的无线电通信不同.本文利用全空间有耗媒质中谐变场的推迟位,在准静态条件下导出了电偶板子场的闭合解析公式,分析了谐变偶板子天线的方向性和场区以及无线通讯中场区与大地电阻率、通讯频率、通信距离等之间的关系.井下实验结果表明,有耗媒质中的电偶极源无缆通信是可行的,在适当的条件下,通信距离可达到880 m.     

弹性波场和稳恒电流场的Frechet导数计算方法

在地球物理参数反演中，观测的物理场量，例如波场中的位移或电流场中的电位，对于介质参数的编数的计算是非常重要的。本文采用自伴随算子和格林函数的方法给出了弹性波场和稳恒电流场问题的Ｆｒｅｃｈｅｔ导数解析式。该式表明，Ｆｒｅｃｈｅｔ导数可由格林函数Ｇ及其梯度ΔＧ求得。把任意场源正演问题的解和Ｆｒｅｃｈｅｔ导数的计算统一起来，并提出用有限元方法计算任意背景场下的格林函数，从而得到Ｆｒｅｃｈｅｔ导数的数值解     

地下通信管线动态信息管理系统的研制与应用

根据地下通信管线网络的特点与通信部门对管线网络规划、工程设计、维护管理与统计分析的实际需求,以通信主干管线为初始对象,以通信综合网络为终极目标,选用国产优秀地理信息系统基础软件平台———ＭＡＰＧＩＳ进行二次开发,建立地下通信管线动态信息管理系统,并对系统的应用现状与前景作了简要介绍．     

岩体通信技术研究中应注意的几个问题

岩体通信是通信信号在地层中的传播与接收,属无线电通信的一个分支。阐述了电流场通信的概念;指出电流场通信在煤矿应用的安全性不仅与信号功率有关,而且与信号频率相关;提出了岩体通信设备研制中频率确定的基本原则和岩体通信领域需要进一步研究的问题。     

线性工程建设对地下水流场的影响分析

出于降低高速公路坡度的目的, 团结桥连接线高速公路路基开挖在Ⅱ级阶地前缘处排水盲沟最大开挖段基本将原来连续的天然含水层切穿, 导致地下水排泄基准面下降, 使得地下水流场发生改变, 部分民井出现水位下降或干涸现象. 得出路基开挖排水是导致工程区附近地下水含水层结构及流场改变、 水位下降或局部疏干的主要原因.     

应用自然电场法研究地下水流场

讨论了不同水文地质条件下自然电场"8"字图特征,对评价输水管线等渗漏引起的环境问题具有指导意义.     

淄博市大武水源地地下水流场演变及其影响因素

大武水源地是我国北方罕见的特大型地下水源地,其地下水源流场的演变与补给来源,排泄方式有密切的关系,而上游水库的放水则使这种关系变得不明朗。加强补给边界的水位监测,进一步研究补给边界的非自然影响是提高该区地下水资源评价,预测和管理精度的有效手段。     

非稳定电流场中互换原理的证明及其适用范围

本文利用等效电路法将大地等效成一个无源线性四端网络,并以解电路问题的相量计算法,将正弦波电流和电压用相量表示.采用节点分析法证明了激发极化法中电极互换原理仍然成立;并由证明过程中的假设条件得出了电极互换原理的适用条件和应用范围.     

井地电法点电源供电地表异常电场分布特征实验研究

井地电法供电点位置与地表电位分布关系密切。为研究点电源供电时供电点位于电性异常层上、下不同位置时地表电位的分布特征,通过物理模型研究的方法,采用铜圆柱体作为固定的点电源供电,利用有机玻璃模拟高阻体,通过三维电位观测系统,获得高阻体位于供电源上、下不同深度时水面测得的电位值,计算该值与无异常体存在所测得的背景场电位值的差值作为异常电场,进一步分析异常电场的特征,推断异常体的空间展布情况。模拟实验表明,点源供电时供电点与异常体越近,其地表异常电位值越高,并且供电点源位于异常体下方时其在地表的异常形态越接近其真实形态。     

矿井直流电法全空间电场分布数值模拟及影响因素

矿井直流电法超前探测效果影响因素较多,为讨论井下不同因素对地下全空间电流场分布的影响,运用Ansoft Maxwell有限元软件,分别建立均匀介质、巷道开挖及低阻异常层状模型进行正演模拟。结果表明：受巷道开挖影响,全空间电场由同心环状分布变为螺旋状分布,且受巷道空腔影响,巷道顶板电场强度、电流密度明显小于底板,靠迎头一侧电流、电流密度在迎头附近出现跳跃增大,呈现电流集中现象。由于地电断面的存在,电场强度和电流密度在分界面处均发生折射现象。受低阻体的\     

煤矿井下复杂地层近水平钻孔绳索取心钻进工艺试验研究

针对煤矿井下钻孔常规单管取心存在取心率低、效率低下、工人劳动强度大,煤层底板复杂地层以清水为冲洗介质的近水平绳索取心钻进成孔困难等问题,选用适合绳索取心钻进工艺的坑道钻机及配套近水平绳索取心钻具,配合合理的工艺流程进行试验。现场共施工了3个钻孔,成孔2个,孔深分别为151.5、194.5 m;岩心采取率分别为77%、89%,比单管取心提高24%以上;平均日进尺分别为22.7、36.6 m/d,比单管取心效率提高10 m/d以上。通过现场3个取心钻孔的试验,优选出了一套适用于煤矿井下复杂地层以清水为冲洗介质的近水平绳索取心钻探装备与工艺。     

某水电站地下洞室群初始地应力场反演回归分析

采用三维弹塑性有限元法对某水电站地下洞室群三维初始地应力场进行了反演回归分析。计算结果表明,厂区初始地应力场分布规律合理,实测点处地应力计算值与实测值吻合较好,可以作为后续数值分析和地质力学模型试验的依据。     

沈北煤田煤炭地下气化初步探讨

主要阐述了沈北煤田煤炭地下气化原理、条件、煤炭气化开采依据,煤炭气化开采的发展远景及对国民经济发展的重要意义。     

大型硬岩地下硐室围岩二次应力场特征弹脆塑性分析

结合某水电站硬岩地下厂房开挖,运用FLAC3D软件,对不同地应力环境中大型地下硐室开挖围岩的二次应力场的大小变化、分布特征及其对围岩稳定性的影响进行了三维弹脆塑性数值模拟分析.分析结果表明:①在低地应力环境中,顶拱浅部围岩σ1随开挖逐渐增大,σ2基本不变,σ3在顶拱开挖时迅速降低.而在较高地应力环境中,在顶拱开挖时,应力处于三向迅速卸荷状态;②无论在较高还是低应力环境中,边墙和底板浅部围岩的应力变化路径基本一致,开挖出露时,均处于三向卸荷应力状态;③较高地应力环境中的应力松弛区、集中区及围岩塑性区的分布范围和深度均比较低地应力环境中开挖要大(深);④开挖结束后,围岩的σ1平行于硐室轮廓线,而σ3指向开挖面;⑤硬岩大型地下硐室开挖,由于围岩浅部应力差迅速增大,岩体可能出现脆性破坏,甚至出现岩爆现象.     

Magnetic measurements in electrical prospecting by resistivity methods

The electrical resistivity and induced polarization (IP) methods are widely used in geological mapping, prospecting and exploration of mineral deposits, engineering geology, hydrogeology, archaeology, and geotechnical and environmental applications. Historically, these methods have formed the basis of the electrical prospecting technique. In these methods, a DC or low-frequency AC electrical current is introduced into the earth through a grounded transmitter line. The measured quantity is the electric field. However, if the earth’s resistivity or chargeability changes horizontally, this change gives rise to an anomalous magnetic field, which is studied by the magnetometric resistivity (MMR) and magnetic induced polarization (MIP) methods, respectively. Along with advantages, some shortcomings are inherent in the MMR and MIP techniques. Apparently, the main drawback of these methods is that the magnetic fields of both the transmitter line wire and ground electrodes on the surface are several orders of magnitude greater than the anomalous magnetic field response. This introduces a significant “noise” to magnetic-resistivity data. We investigate the potential of using a circular electric dipole (CED) in magnetometric resistivity techniques. It has been found that the application of a CED, instead of a conventional transmitter line, dramatically enhances the signal-to-noise ratio.     

井地电法地表电场分布规律模型试验研究

为研究井地电法在确定异常体边界时电场的分布规律,笔者对室内水槽固定位置的低阻体(铜板)直接供电,并对充电低阻体形成的电场在地表的电位分布特征进行观测。研究不同方向电位分布特征,及进行线性拟合建立电位梯度曲线,分析异常体不同方向上的电位梯度变化规律,确定该低阻体的边界特征。模拟实验表明,电位梯度曲线在异常体的边界会出现明显的拐点,与电位分布图的对比表明,电位梯度曲线在异常体边界的变化可以作为识别异常体边界的标志。     

概率成像方法对地下球体定位的应用研究

概率成像方法是一种新颖的成像方法。它是利用测量的地面电场函数与电场扫描函数进行归一化的互相关运算，从而对地下电荷进行定位。本文对电法勘探中，地下球体进行了概率成像研究，给出了理论模型和成像结果，从而也证明概率成像方法确实是一种行之有效、计算简便的方法。