电性源瞬变电磁对薄层的探测能力

电性源短偏移距瞬变电磁法是目前的研究热点。针对地球物理勘查中经常遇到的薄层探测问题,以接地长导线源一维正演为基础,通过定义垂直磁场的相对异常,分析对比了电性源瞬变电磁法对不同电阻率、不同厚度、不同埋深的薄层的探测能力,并讨论了不同偏移距对探测灵敏度的影响。最后将电性源瞬变电磁法与回线源瞬变电磁法以及可控源音频大地电磁法进行对比,探讨不同电磁法装置对薄层的探测能力。结果显示,薄层电阻率越低、厚度越大、埋深越浅、观测偏移距越小越有利于电性源对薄层的探测;时间域电磁法对低阻薄层探测能力优于频率域电磁法,当偏移距较小时,电性源瞬变电磁对薄层的探测能力和回线源相当。     

滑坡体快速探测新技术应用研究

通过工程实例,就瞬变电磁方法 (TEM) 和可控源音频大地电磁法(CSAMT)在滑坡体快速探测中的应用问题进行了研究。结果表明,通过瞬变电磁方法和可控源音频大地电磁法的使用,再加以适量的钻探施工,可以实现对滑坡体快速勘探的目的。     

电阻率层析成像法探测滑坡面正演模拟与反演成像研究

滑坡灾害已成为危及人民生命财产安全的重大问题,确定滑坡体和滑坡面的分布是滑坡治理的关键因素,电阻率层析成像法因对物性差异的界面响应敏感,被广泛应用到滑坡面的探测中。首先,对现有的滑坡地电模型进行概化,得到了4种常见的滑坡的简化模型;其次,针对不同类型的滑坡,采用有限元方法进行了系统的数值正演研究,得到了层析成像法探测滑坡面的响应特征,提出了不同类型滑坡面的快速识别方法。然后,采用最小二乘法开展了反演研究,总结了层析成像法探测滑坡面的反演成像规律,结合数值正演的响应特征,提出了层析成像法探测滑坡面的异常识别特征。最后,在山东沂源西里镇滑坡进行了层析成像法探测,成功探明了滑坡面的分布,表明了层析成像法探测滑坡面是行之有效的,为滑坡的治理方案设计奠定了基础     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究CSCD

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

矿井孔中瞬变电磁探测异常响应特征模拟

为了解决常规矿井瞬变电磁超前探测方法受矿井外界干扰影响较大,异常体探测定位不精确的问题,提出一种在井下钻孔中测量瞬变电磁场三分量信号的超前探测方法,对接收线圈所处水平面不同位置、异常体不同方位的异常响应特征进行数值模拟。分析钻孔瞬变电磁探测原理,进行钻孔发射线圈与接收线圈的试验设计以及施工设计,对均匀全空间模型、均匀全空间异常体模型、异常体位于钻孔不同方位的三分量异常场响应特征进行系统分析。在低阻异常体与线圈垂直时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最大,随着低阻异常体逐渐平行于接收线圈法向,异常响应逐渐减小,当低阻异常体完全平行于接收线圈法向时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最小。通过以上认识,可以根据钻孔径向不同象限位置的异常场三分量组合形态不同,判断异常体所在钻孔的方位。在以钻孔钻进方向为Z轴正方向,以孔口所在平面右向为X轴正方向,下向为Y轴正方向的坐标系下,钻孔瞬变电磁水平分量异常响应形态均为“近似正弦曲线”或“近似反向正弦曲线”形态,通过形态组合判定出孔旁异常体所在象限。通过这样的规律,可分析三维空间条件下异常体的空间位置及赋存状态。通过钻孔瞬变电磁超前探测异常响应特征的分析,可为钻孔瞬变电磁超前探测提供理论数据支持。      

瞬变电磁法在玄武岩下找矿的应用

应用瞬变电磁法,根据不同地层电阻率不同来确定含煤地层,以达到找煤目的。通过工程典型实例证实,瞬变电磁法在玄武岩盖层下探测找煤的方法效果显著。说明瞬变电磁法在玄武岩覆盖区勘探是一种有效方法。     

瞬变电磁法几种规则形体的物理模拟实验

为了解瞬变电磁法勘探在一些简单条件下的探测能力,采用物理模拟实验的方法,对不同电阻率背景中的球形异常体、高电阻背景不同形态的板状异常体以及不同深度段球形异常体的响应进行了模拟,得到了一系列感应电压归一化多测道曲线和视电阻率—时间剖面。分析认为瞬变电磁法探测高电阻背景条件下方的低阻异常体效果最佳,其探测深度大概为线框边长的2~3倍。这一结论可以为开展瞬变电磁法探测提供一些参考。     

ANSYS在瞬变电磁三维正演中的应用

瞬变电磁正演是研究瞬变电磁响应规律的有效途径,瞬变电磁的高精度、快速三维正演技术,是当前瞬变电磁正演研究的热点。ANSYS软件中的Multiphysics模块也适用于瞬变电磁法的正演模拟问题。本文通过一些模型算例介绍了ANSYS软件在瞬变电磁场三维正演中的应用方法,包括建模、加载、求解设置、后处理的一般过程。数值计算结果表明,利用ANSYS软件进行瞬变电磁正演模拟具有很高的计算精度。合理使用ANSYS软件进行瞬变电磁响应模拟可以提高正演模拟计算的效率,为分析、理解瞬变电磁响应规律提供有力的支撑。     

地球物理方法在帷幕注浆治水中的探测分析

在井巷工程中探明前方或周边涌水是十分必要的。以云南彝良毛坪矿区为例,利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)和音频大地电磁法(AMT),探测了帷幕注浆工程轴线以下700 m范围内的含水断裂带的发育情况,意图为帷幕注浆治水工程提供指导意见。通过物探综合分析,探明具有富水性的异常7个。本项研究结果表明,OCTEM法能够识别出较小的含水节理或裂隙,AMT法对大深度含水破碎带较为敏感,两者结合对不良含水地质体探测效果明显。由此可见,综合物探在帷幕注浆治水中应用效果较好,有效查明了含水通道的深部延伸,为帷幕注浆治水提供了目标靶区。     

磁源瞬变电磁法在铁路隧道勘察中的应用

在铁路建设中,对长大深埋隧道的勘察,需要对各种不同深度的地质体进行探测,采用磁源瞬变电磁法工作前必须通过实地试验工作,合理地选取工作装置、设置仪器参数。从方法原理特点出发,结合实例总结出了一组适合瞬变电磁仪进行浅、深部探测的工作参数及需注意的问题,实践表明磁源瞬变电磁法在铁路隧道勘察中具有很大的应用潜力。     

TBM机施工隧道瞬变电磁超前探测研究

在隧道掘进机(TBM)施工隧道内,传统瞬变电磁的装置形式受到了TBM机械的限制,TBM自身的金属构件对二次场衰减电压的采集产生了强烈的电磁干扰。为了克服瞬变电磁法在TBM施工隧道内遇到的困难,在前人工作的基础上,尝试提出了一种基于电性源激发、电场分量采集的施工隧道瞬变电磁超前探测装置形式。针对钻爆法与TBM施工隧道各自不同的工况,利用三维时域有限差分法对单个电性源激励下隧道前方瞬变电磁场的分布规律与响应特征进行了正演模拟。通过对瞬变电磁场的分布规律以及响应特征进行分析,认为所述的电性源发射装置不仅可以在钻爆法施工隧道内使用,并且具有在TBM施工隧道内进行隧道超前预报的能力。     

基于高温超导的瞬变电磁法在青城子矿集区的应用

为了提高瞬变电磁法的探测深度,在青城子矿集区开展了大定源装置条件下基于线圈传感器和高温超导传感器的瞬变电磁法实验工作.结果表明:利用高温超导传感器直接测量磁场具有低噪声、高灵敏度、低频响应好的特点,晚期信噪比高且对深部低阻响应敏感的优点.在相同激发条件和低噪声背景条件下,基于高温超导传感器的瞬变电磁法在青城子矿集区探测深度可达到1 800 m左右,较传统线圈传感器反演深度提高50%,该方法能有效地提高瞬变电磁法探测深度.      

长导线源瞬变电磁响应中激电效应的影响特征

长导线源瞬变电磁实际测量时,经常观测到二次场衰减曲线的"符号反转"现象,这主要由于激发极化效应(IP效应)引起,这种现象对瞬变电磁响应数据和解释的可靠性产生影响。为了探讨IP效应对瞬变电磁的影响规律,首先在均匀半空间中研究激电效应影响规律,得出影响瞬变电磁响应的主要参数,然后引入相对误差表征极化效应的影响程度,来研究典型层状模型中极化层厚度和极化层埋深对瞬变电磁响应影响规律,最后以某石墨矿区地质物性参数为基础,对受激电效应影响的长导线源瞬变电磁数据解释,研究激电效应对实测数据的影响。通过研究得出结论:在均匀半空间模型中,零频电阻率和极化率对瞬变电磁响应的影响较大;对层状模型和实测数据的研究发现,当极化层的厚度、埋深和电阻率在一定范围内影响最大,而且即使实测石墨矿的极化率远小于这里采用的极化率值,但造成的影响不可忽略,因此表明激电效应对瞬变电磁的影响是复杂的。     

等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报中的解释方法研究与应用

瞬变电磁法具有对低阻体反应灵敏的特点,在探测隧道掌子面前方含水或充泥断层、破碎带等低阻不良地质体上具有独特的优势。这里首先简单介绍了等值反磁通瞬变电磁法的原理及特点,然后通过对隧道全空间域高低阻模型一维正演曲线响应特征、视电阻率及视纵向电导曲线的解释特点和效果进行较为全面地分析研究,提出并分析了视电阻率等值线图与视纵向电导断面图联合解释方法。最后通过两个应用案例,总结出等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报成果解释中的一些特点和规律。结论表明,等值反磁通瞬变电磁方法适用于隧道超前质预报工作,能够有效提高预报成果的精度及准确度。     

库水位波动条件下黄土坡临江1~#崩滑堆积体稳定性研究

水库蓄水是诱发三峡地区库岸滑坡的主要因素之一,开展库水位波动条件下滑坡稳定性研究意义重大。通过现场地质调查、原位监测、理论分析和数值模拟等手段,对三峡库区黄土坡临江1~#崩滑堆积体在库水位波动条件下的稳定性进行了研究。利用现场监测数据,分析了滑坡体地下水位与库区水位的关系、滑坡体深部不同高程处位移随时间的变化值以及库水位波动对滑坡体变形的影响。采用三维离散元程序"3DDEC",对临江1~#崩滑堆积体进行了数值模拟,分析了库水位波动条件下滑坡体内应力、应变的变化规律,并提出了考虑干湿循环作用的强度折减法,定义了安全系数的求解方法。研究结果表明,三维离散元法结合强度折减法研究水库滑坡是可行的;黄土坡临江1~#崩滑堆积体在目前的调水曲线作用下处于稳定状态;由2013年12月16日巴东地震前后滑坡堆积体的变形可现低烈度地震对滑坡体的稳定性影响不大。     

矿井瞬变电磁超前探测干扰校正技术研究

介绍了矿井瞬变电磁井下探测金属体干扰因素,分析了干扰校正的技术方法,利用模型模拟计算在不同情况下矿井瞬变电磁的响应信号,运用矿井瞬变电磁干扰校正方法对有干扰的信号进行分析并校正,得到接近于无干扰情况下瞬变电磁响应数据,通过对实测数据的处理以及与现场验证的的对比,证明了该校正方法的可靠性与有效性。     

红层地区城市地下空间膏盐富集层探测新方法——以成都市国际生物城为例

含膏盐岩体是红层地区城市地下空间利用过程中常见的不良地质体。提前获知基岩内膏盐富集地层的埋深及空间展布规律,对城市地下空间资源的开发利用以及地基承载力、持力层、基础选型等参数的确定具有重要的参考意义。本文以成都市天府新区国际生物城为研究区,选择了一种快速、无损、抗干扰能力强的全新瞬变电磁法——等值反磁通瞬变电磁法（OCTEM）,对白垩系灌口组红层内膏盐富集层进行探测研究。首先根据研究区内不同地层的电阻率特征,建立了三层、四层、五层3种地电模型,分别进行OCTEM正演响应分析,结果表明该方法能够有效地识别出与围岩电阻率差异明显的膏盐富集层;然后对2 km²的试验区开展了网度为100 m×10 m的实测扫面工作,通过反演计算建立了研究区200 m以浅的三维电性结构,结合钻孔结果综合验证与分析,成功推断出膏盐富集层的空间展布形态,证明了该方法对红层地区城市地下空间膏盐富集层探测的有效性。     

SOTEM研究及其在煤田采空区中的应用

电性源短偏移瞬变电磁法(SOTEM)具有信号强、对低阻异常体分辨率高、探测深度较大,受地形和地下构造影响较小等特点,因而适合于低阻体及精细构造的探测,同时由于SOTEM工作方法简便,探测工具灵活易于操作,所以非常适合地形复杂、施工艰难的工区。本研究通过对电性源短偏移距瞬变电磁法进行理论分析,对不同地电模型响应之间的相对误差及其随异常电阻率的变化特征进行了分析,探讨了SOTEM的电性异常分辨能力;求解得到了SOTEM探测深度的理论判断公式;研究计算及正演模拟了不同时刻层状地电模型瞬变电磁响应的空间分布特征来对最佳观测区域进行分析,得出近场区观测的优越性;最后,以SOTEM在山西大同某煤矿采空区探测中的应用实例来说明该方法的有效性,根据对比,探测结果与钻井信息很好吻合。     

基于最小构造模型的地空瞬变电磁一维正反演技术研究

地空瞬变电磁法(Ground-airborne transient electromagnetic method)是一种新兴的物探方法,其探测范围大,工作效率高,在地形复杂的区域有着传统物探方法无法比拟的优势。这里通过对地空瞬变电磁的一维正演问题的研究,采用Hankel变换、Gauss积分和频-时转换实现了地空瞬变电磁时间域响应正演计算,通过解析解和数值解的对比验证了正演方法的准确性和稳定性,并研究了其响应特征。利用最小构造模型约束下的自适应正则化反演方法,进行了地空瞬变电磁法反演模拟研究,证实了该方法对低阻层的反映比较真实,对高阻层的反映略有误差的特点。最后用该方法对某滑坡实测数据进行了反演解释,反演结果与工区地质情况符合较好。