利用磁异常Za的频谱反演二度体磁化方向

一、问题提出在野外实际工作中,常常遇到可视为二度的磁性体,其实测数据往往是垂直分量Zα,而利用Zα直接反演磁性体的磁化方向一直是野外解释工作的难题,国内除对规则形体有定量描述外(方法不通用),解释方法仍以定性描述为主。计算机的普及为准确地确定磁性体磁化方向提供了可能。下面是一个反演二度体磁化方向的计算程序。     

估计重力地改最佳地层密度值的面积相关法

为了较准确地选取重力地改中的地层密度值,针对“剖面法”中选取剖面条数的局限性,笔者采用“面积法”,考虑到了全区范围内地层密度对重力值的影响,使得选用的地层密度值更具代表性.该方法在四川西部某重力工区重力地改中的应用中取得了较好效果,极大地降低了地改后的布格重力异常与地形的相关性.该方法通过选用一定数值区间内的不同密度值,对实测重力值重新进行改算和地形改正,得到不同地层密度下的布格重力异常,借用重磁相关分析的方法原理,对布格重力异常与地形高程进行相关性分析,选取相关性最小的地层密度作为该区地形改正密度.     

高精度重力测量三点联测法及其应用

<正>高精度重力测量经过野外测量、室内计算、整理发现异常后,采用作者三点联测法,于野外在异常中心测得异常区3个不同点重力场强度gA(进行地形改正,中间层改正和高程改正,未减去该测点正常重力值,下同)、gB和gC。运用重力场强度空间变化关系,求取异常源体质量中心埋藏深度;求取异常源体剩余质量;求取异常源体剩余密度、体积和矿石量。     

密度差随深度呈双曲线递降的界面重力模拟

为了确定沉积层的界面深度，本文研制出了密度差随深度呈双曲线递降的解释程序。运用双曲线密度差无限平板重力公式计算每个重力点上界面的近似深度，根据求出的深度值，用ｎ边形代替沉积基岩界面，采用Ｖｉｓｗｅｓｗａｒａ Ｒａｏ等１９９４年所提出的公式计算重力异常，再用Ｂｏｔｔ１９６０年提出的方法程序修定界面的深度。     

地质勘查钻（坑）探作业危险性分析及安全防护对策

地质钻（坑）探工作野外流动性大,作业环境复杂,影响安全施工的不确定因素众多,是地质勘查活动中危险较大的作业环节。采用安全系统工程中预先危险因素和作业条件危险性分析法,论述了目前地质钻（坑）探活动所面临的各种风险,对其进行定性和半定量化分析,并提出了简单可行的安全对策措施。     

基于界面反演增强的位场边缘识别方法

准确识别含油气构造及控矿断裂与岩体等地质边界是能源和资源勘查的重要任务之一,重、磁位场边缘识别方法在研究地质边界方面有独特的优势,已成为能源和资源勘查中不可或缺的重要手段。为增强位场边缘识别方法对深部小规模构造的识别能力,本文将界面反演与归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)位场边缘识别技术结合起来,首先利用密度界面反演技术处理重力异常,使结果能突出小规模地质构造特征,之后将NVDR_THDR作为边界提取和增强的技术处理反演的界面深度。裂陷盆地模型试验及孤立形体组合模型试验结果表明,本文方法具有明显的边缘增强效果,并且能在一定程度上平衡深部和浅部异常。最后将该方法用于鄂尔多斯盆地北部重力资料处理之中,结果也表明了本文方法可以更好地识别盆地基底小规模断裂,实际应用效果较好。     

基于界面反演增强的位场边缘识别方法

准确识别含油气构造及控矿断裂与岩体等地质边界是能源和资源勘查的重要任务之一,重、磁位场边缘识别方法在研究地质边界方面有独特的优势,已成为能源和资源勘查中不可或缺的重要手段。为增强位场边缘识别方法对深部小规模构造的识别能力,本文将界面反演与归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)位场边缘识别技术结合起来,首先利用密度界面反演技术处理重力异常,使结果能突出小规模地质构造特征,之后将NVDR_THDR作为边界提取和增强的技术处理反演的界面深度。裂陷盆地模型试验及孤立形体组合模型试验结果表明,本文方法具有明显的边缘增强效果,并且能在一定程度上平衡深部和浅部异常。最后将该方法用于鄂尔多斯盆地北部重力资料处理之中,结果也表明了本文方法可以更好地识别盆地基底小规模断裂,实际应用效果较好。     

基于卫星重力异常的南海南部中生界反演

已有钻井以及地震资料揭示南海南部海域广泛发育中生代地层。为了进一步了解南海南部中生代地层的分布特征及油气地质意义,本文利用最新的卫星重力数据反演中生界的深度和厚度。首先,采用重力场正演技术消除海水的影响,获得南海南部布格重力异常。其次,为了消除新生代沉积层的影响,将新生代沉积层划分为0～3、3～6、6～10 km 3层,并根据前人在南海获得的密度与深度的关系,采用变密度Parker正演方法计算新生代沉积层产生的重力影响,并将其从布格重力异常中减去,从而获得前新生代重力异常。在此基础上,采用小波多尺度分解技术,消除深部莫霍面以及局部岩体重力的影响,从而计算得到反映中生界的重力异常。最后采用三维Parker变密度界面快速反演技术获得南海南部中生界深度和厚度。反演结果与已知中生界钻井具有较好的对应。南海南部地区中生界主要分布在礼乐滩、巴拉望岛北部和万安地区,厚度分布小于9 km,其他大部分地区中生界厚度小于1 km或者不存在中生界。其中中生界在礼乐滩地区最为发育,其次在巴拉望岛北部也广泛发育。结合前人在该区域的油气地质条件研究成果,认为南海南部海域礼乐滩地区中生界具有较好的油气勘探前景。     

手持式X射线荧光光谱仪测定富钴结壳样品中锰铁钴镍铜锌

便携式X射线荧光光谱仪可以快速进行多元素实时分析,在富钴结壳资源勘查中有广阔的应用前景,但是现有仪器的分辨率和稳定性有待进一步提高,特别是现场原位分析法的应用有待研究。本文针对富钴结壳中目标元素含量相对较高的特点,采用松散粉末法制样,建立了手持式X射线荧光光谱仪快速测定太平洋富钴结壳样品中Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn的分析方法。该方法用多金属结核和富钴结壳国家标准物质进行验证,测定值的相对标准偏差(RSD)在0.2%~3.0%之间,测定值与标准值的相对误差为92.9%~107.6%。样品现场分析和实验室分析的数据对比表明,除了低含量Cu略有超差外,Mn、Fe、Co、Ni、Zn和品位均无超差,完全满足该类矿产资源勘查规程的要求。本法简单、高效,适用于对野外富钴结壳资源作出快速的初步评价。     

基于GPU的任意三维复杂形体重磁异常快速计算

提出了基于图形处理单元的任意三维复杂形体的重磁异常快速正演计算方法。将地下半空间剖分为大小相等规则排列的一组长方体单元,任意三维复杂形体可以表示成很多不同体积和密度(磁性)的长方体的近似组合。用解析方法计算出所有这些长方体在计算点的重力(磁力)异常,并累加求和,就可以得到整个模型体在计算点引起的重(磁)异常值。为了提高近似程度,需将地下半空间剖分得很细,用传统的CPU串行程序计算相当耗时。GPU在处理能力和存储器带宽上相对CPU有明显优势,采用GPU并行算法,可大大提高计算速度。相关试验结果表明,用GPU实现的正演快速算法计算结果正确,效率明显提高,为重磁异常三维物性反演提供了基础。     

武汉地区厚互层土中基坑抗突涌破坏评价方法研究

针对武汉地区厚互层土基坑,考虑坑底厚互层土重力、摩擦力和黏聚力的实际情况,建立了基于厚互层土的基坑突涌计算模型,提出了厚互层土基坑突涌稳定性安全系数计算方法。以武汉华润万象城深基坑工程为例,将本文模型的计算结果与《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—2012)和现有文献计算结果进行了比较。结果表明:将厚互层土含水层看作多个薄层含水层并用压力平衡法判断突涌不稳定时,突涌不稳定区域仅局限于厚互层土顶部1～2 m范围内,故可以将厚互层土看作隔水层而非含水层。因为武汉地区绝大部分厚互层土厚度远超过2 m,因此规程计算结果偏于保守。考虑厚互层土的黏聚力、自重、摩擦力建立的基坑抗突涌稳定性分析模型,在本工程案例中计算得突涌安全系数为3. 5,而同等场地条件下规范采用的压力平衡法计算突涌安全系数为1. 5,本方法计算结果约为规范方法的2. 2倍,因此按照本文方法计算结果制定坑底抗突涌破坏方案,将比只依靠土体自重来抵抗突涌破坏更符合工程实际、更经济,为重新定义互层土在基坑抗突涌方面的作用进行了有益探索。     

深埋隧道岩爆规模现场快速估算方法

以岩爆破坏的洞壁面积及爆落的岩体体积作为衡量岩爆灾害规模的重要指标,提出一种基于现场测量信息的爆坑几何形态快速建模及岩爆规模估算方法,该方法的重要组成部分包括:爆坑形态类型的概化、爆坑测量断面的选取、控制测点的确定及坐标记录、爆坑纵横断面轮廓线线型的拟合、洞壁破坏面积与爆坑体积估算公式的推导。针对工程中常见的窝型与V型爆坑,分别建立了适用于隧道直线形与拱形洞壁的岩爆规模估算公式,探讨了非典型窝型与V型爆坑,岩爆规模估算的近似处理方法。将所提出的方法应用于我国西南锦屏二级水电站深埋引水隧洞工程的岩爆规模估算,典型案例验证结果表明,利用该估算方法所给出的结果与现场实际的岩爆规模接近一致,估算误差约为15%以内。研究成果能够为岩爆烈度等级划分及严重程度的评定提供重要的基础性指标。     

Instability of layered media under gravity stress

It is proposed to consider data both on the deep density distribution (gravity instability) and the bulk modulus of elasticity on estimation of the stability of layered mountain ranges. It is shown that an increase in bulk elastic rigidity with depth is the stable state of layered media in terms of energy in the field of gravity stress. In the tectonosphere, in which the moduli of elasticity are inverted (decrease) with depth, excess energy of elastic strain of volume change is generated by body forces, and it will determine the instability of the geologic medium.     

高精度重力测量在抚顺煤矿采空区探测中的应用

为查明抚顺煤矿采空区的位置、深度和分布范围,综合考虑城市中影响物探方法的因素,首次在该地区采用高精度重力测量方法进行采空区探测。先通过分析采空区的物性差异,建立理论模型进行正演计算,预研究重力方法的适用性。然后在研究区布设大比例尺面积性高精度重力测量工作,通过对布格重力异常进行位场分离、三维视密度反演和边界识别计算,推断了煤矿采空区的位置、深度、边界及该区内的构造分布。研究结果表明,高精度重力测量方法结合有效的数据处理方法,能在城市煤矿采空区的探测中发挥重要作用。      

基于流域形态完整系数的泥石流容重计算方法

通过对四川山区20条典型泥石流沟道的现场调查,建立了流域形态完整系数与泥石流浆体容重的统计关系,通过拟合分析形成了基于流域形态完整系数泥石流容重的指数式计算公式,获取了回归曲线,并采用误差分析、影响因素分析及趋势分析验证了该计算公式的合理性。研究表明,泥石流流域形态对泥石流浆体容重有很大影响,在区域地质背景条件相似时,浆体容重随流域形态完整系数的增大而减小。当流域形态完整系数大于0.3时,形成的泥石流多为稀性泥石流,且逐步向水石流、夹砂水流的状态发展,浆体容重可达到1.28t/m3的极值,这与目前观测到的泥石流容重最小值相符。基于统计关系所建立的拟合公式尤其适用于流域形态完整系数较大的桦叶形泥石流沟,可为无法观测（已暴发或难以到达）的泥石流沟容重的计算提供简便方法,亦可为容重参数的合理确定提供区域性参考。     

1:5万冲洪积扇含水层水质调查方法探讨

以豫北山前冲洪积扇含水层为研究对象,探讨1:5万冲洪积扇含水层水质调查方法。该方法由工作量预部署、野外调查和取样点布设3个阶段组成。工作量预部署阶段,以前期调查资料为基础,编制工作区地形地貌、潜在污染源、地下水流场和水化学类型演变图,并赋值叠加形成不同调查点密度分区的野外工作图,宏观控制调查工作量; 野外调查阶段,重视pH值、溶解氧、电导率和氧化还原电位的测定与质量控制,根据调查区块环境状况调整调查点密度,布点兼顾地下水点与非地下水点及不同深度水点间的比例; 取样点布设阶段,以地质环境对含水层进行分区,以不同深度水井地下水功能对含水层进行分层。利用调查点现场水化学参数,识别并圈定水质变异区,分别采用判断法和均布法布设水质变异区和水质正常演化区取样点。该方法可为类似地区开展高精度地下水水质或污染调查提供参考。     

软土基坑中内插H型钢重力式挡土墙支护的变形及稳定性的有限元研究

基于硬化土模型（HS模型）,利用PLAXIS有限元分析软件对上海地区某软土浅基坑中内插H型钢的重力式挡土墙支护开展有限元分析,根据数值试验结果和监测数据对基坑变形和稳定性进行研究。研究发现,（1）内插H型钢重力坝围护在浅基坑局部开挖7~8 m范围内有着较好的可行性和工程效果,在浅基坑支护中可作为重力式围护的补充手段;（2）使用PLAXIS的HS硬化土模型模拟基坑开挖具有较好的精度和与实际情况较接近的结果,HS模型的参数可以根据工程经验进行取值;（3）实际基坑监测结果表明浅基坑的局部深坑处的内插H型钢重力坝在两端重力坝的约束下其位移发展受到一定控制,可显著提高基坑的整体稳定性,且内插H型钢可以增加围护体本身的刚度,可抵抗部分土压力弯矩,一定程度上控制了围护体的位移;（4）实际工程中对内插H型钢重力坝的局部开挖深度要谨慎选择,首先在周边环境保护条件较为宽松的条件下采用,局部深坑深度建议在7~8 m之间,并且基坑整体开挖深度建议在5~6 m之间。通过对软土浅基坑中内插H型钢的重力式挡土墙支护的研究,能对相关基坑支护工程提供更可靠的技术支持。     

改进的基于p-y曲线的基坑围护结构计算方法

基于p-y曲线（p为土水平抗力,y为侧向位移）的基坑围护结构计算方法虽然考虑了基坑内侧土体可能进入塑性状态的实际情况,但未考虑内支撑架设时围护墙已发生一定侧向位移、内支撑是在围护墙已发生初始位移后才开始工作的工程实际。针对上述不足,提出一种基于p-y曲线的、考虑内支撑架设时支撑处围护墙初始位移的基坑围护结构计算模型,建立了围护墙侧向位移计算的有限差分方程和方法,通过工程实例验证了方法的合理性。理论分析与工程实例计算结果均表明,文中提出的基于p-y曲线的基坑围护结构计算方法是合理的。     

多环带中值滤波法实现重力区域场与局部场的划分

重力区域场与局部场的划分是重力资料解释中的重要步骤之一。在考察空间域和波数域划分重力区域场与局部场常用方法的基础上, 提出了多环带中值滤波法。该方法以计算点为中心建立多个环带, 计算出各个环带的中值和均方差, 按照事先设定的条件进行筛选, 将满足条件的环带中值作为该点的区域场值, 从重力异常中减去区域场后得到局部场。理论模型与实际资料的处理结果表明, 该方法适应性强, 划分出的场畸变小, 并且能够很好地保留异常之间的界限特征。