音频大地电磁与浅层地震在隧道地质勘查中的应用

针对山区长埋深隧洞勘测技术的研究,是近年来我国隧洞地质勘查中的研究热点,然而传统的钻探等手段在多山区域有很大的局限性,因此,近些年来地球物理勘探方法逐渐面向工程勘探,而单一的物探方法往往在异常判断方面存在局限性,鉴于此在工程勘探中往往运用多种地球物探方法相结合,可以在一定程度上减小了单一物探方法的多解性,提高物探解释的质量以及精度.本文以南水北调某工程为例,在某受水段分别布置了大地电磁法、地震浅层反射物探方法,其中大地电磁法主要用于辅助查明隧洞覆盖层厚度、地层岩性、隐伏构造、地下水位等工程地质条件,地震浅层反射用于查明小规模的地质构造(小断层、溶洞等)的勘查,经过这两种方法的结合,有效的查明了工程受水区的基本地质情况.     

辞海条目选(四) 物探

[地球物理勘深]简称“物探”.用物理学方法和原来来研究地质构造情况和解决找矿及勘探中问题的学科.地下各种岩石或矿体都具有不同的物理性质,以这些差别作为研究基础,对利用各种不同的物理方法测出的数据加以分析,可以推断出地下的地质构造和矿体分布情况.主要有五种方法:磁法勘探、重力勘探、电法勘探、地震勘探和放射性勘探等.物探工作不仅可以在地面上进行,也可在地面下(井中、坑道中)、海洋和空中进行.它也用来解决建筑工程的地质问题以及水文地质问题.     

常用地球物理方法勘探深度研究

地球物理勘探在地学研究中起到十分重要的作用,其方法种类较多,在各类物探方法的具体工作中,了解相应方法所能探测到异常体的深度范围,对物探工作的开展十分重要.本文通过对当前地面重力与磁法、常用的电法、放射性方法以及常用的各类航空物探方法在找矿等方面的众多实例勘探深度的研究,总结归纳了现阶段各种常用地球物理方法的勘探深度.总结发现目前重力勘探的找矿深度一般在400 m左右,最大可达到897 m;在地质构造研究方面勘探深度在10~20 km之间,结合其他物探方法最深可达到150 km.目前磁法勘探找矿深度一般在400~500 m,最大深度可达到989 m.电法勘探分支方法较多,多数电法的勘探深度在200~300 m;瞬变电磁法的勘探深度集中在300~400 m,最大可以达到1500 m;大地电磁法的勘探深度集中在700~800 m,最大可达到1800 m以上.放射性勘探主要集中于地表至200 m以浅的放射性矿产勘探.并以典型实例说明各种物探方法可达到的最大深度,研究了影响各种地球物理方法勘探深度的因素,根据总结得到的各类地球物理方法勘探深度,对不同物探方法所适用的地质研究领域与深部找矿方向进行了展望,为实际工作的设计提供参考.     

南水北调西线千米深长隧洞围岩构造地球物理勘探

2004年对南水北调引水隧洞西线一期工程中玛柯河－贾曲段20 km深埋长隧洞进行了地质结构面、岩性特征、赋水性等地球物理勘探、工程地质勘查,并进行综合解释以查清勘探区影响引水隧洞工程建设的不良地质体和不良地质构造.本文介绍了CSAMT法隧洞勘探的特点、资料采集的过程及应特别注意的复杂地形资料处理技术,结合其他补充物探手段及地面工程地质勘察结果对20 km深埋长隧洞围岩介质的结构特征进行了解释,指出了可能影响工程的断层、破碎带及异常区     

发挥物探作用提高勘探效果

在煤田地质勘探中,钻探、地震、测井等多种勘查手段有机结合,提交综合研究成果,是山东省煤田地质局走出的综合勘探的成功道路.发挥物探的作用是取得最佳勘探效果的关键.本文系统总结了煤田综合勘探方法,分析了物探方法的应用.以中日合作勘探实例阐明了发挥物探作用,提高构造勘探精度,开拓岩性勘探领域,促进勘探方法改革,取得显著的经济效益和社会效益的新型勘探道路.     

确定探采结合井位的综合物探方法技术研究——以乌蒙山区为例

乌蒙山区水资源严重缺乏,找水难度大.本文综合分析、研究了当前山区物探找水方法的现状,总结各物探找水方法的优点、缺点;以经济、高效为原则,优选出高密度电阻率成像、密集型激电测深和视电阻率测井等3种综合物探方法组合,开展探采结合井位确定;从定性─定量─验证等三层次,提出有效地地球物理找水方法技术组合:采用高密度电阻率法定性分析地层,密集型激电测深工作定量分析含水地层,视电阻率测井资料进行验证.利用反射系数法、衰减度等新技术进行资料综合处理与解释,准确地对探采结合井进行定位.高密度电阻率法和密集型激电测深得到的含水层与钻孔实际深度误差均小于5%,证明该方法组合能经济、快速、有效地确定基岩、含水性地层的深度;计算了高密度电法、激电测深得到的地层层位深度转换为真深度的校正系数,为该区物探找水勘查积累了经验,为该区域地下水勘查起到一定的示范作用.     

面波法在堤坝隐患勘查中的应用

本文列举了采用面波法勘探探测堤坝管涵、土洞、白蚁巢穴、土体疏松带、滑坡体等隐患及评价坝体质量的成功实例,并对堤坝隐患的工程物探勘查提出建议.     

综合物探方法在滇池补水工程中的应用

本文介绍了包括地震、瞬变电磁法、高密度电法、高频大地电磁法等在内的多种物探方法在滇池补水工程岩土工程勘察中的应用情况.通过选择其中一种或几种物探方法分别应用在河床冲积层、断层带和岩溶探测上,使得物探方法在对物探异常的分辨上能够相互印证,提高了解释成果的可靠性,在探测深度上采用适合浅部勘探的物探方法和适合深部勘探的物探方...     

初至走时层析成像在工程勘探中的应用与研究

工程勘探中由于技术手段限制和地质条件的复杂性,地面物探方法获得的反演结果与实际地质情况往往存在较大偏差.地面激发、隧道内接收的透射波由于直接穿过地质体,因而利用透射波初至走时进行层析成像具有更高的精度和可靠性.本文以某隧道勘探工程为例,对透射波初至走时层析成像的应用效果和影响因素进行了数值试验分析,详细探讨了初始模型和射线覆盖次数对反演效果的影响,试验结果表明:(1)由于具有直接穿透地质体的优势,透射波勘探相较于其他地面地震勘探方法具有更好的精度、可靠性和准确性;(2)虽然初始模型不准确,其在横向上的扰动仍然足以反映异常的存在,但是基于先验地质信息构建适当初始模型对于提升反演精度至关重要;(3)采用针对性的观测系统设计及井地联合反演方法可以提高数据投影角度和完备性,有效减少解的不确定性,从而逼近地质体真实的地球物理模型.数值试验表明透射波初至走时层析成像在工程物探中有广泛应用前景.     

重视和加强岩矿物性的测量研究

本文从物探科学技术的进步,勘查任务的发展变化、物探方法应用范畴的扩大和物性勘探等几个方面,论述了岩石和矿物物理性质测量、研究的重要性,指出：物性工作不可能毕其功于一役,并提出了五点建议：１．深入研究各类矿藏及其围岩（直至地面）物性的空间变化规律,为选择、研究合适的物探方法,提高物探效果,进一步探讨“直接”找矿问题,提供依据;２．这项工作可专门进行,但最好尽可能利用为其他目的而设计的钻井进行;３．物     

横向不均匀介质中Kirchhoff-Helmholtz积分合成地震图

本文将Kirchhoff-Helmholtz积分方法应用于横向非均匀介质的合成地震图计算.与反射率方法及二维有限差分方法进行了比较.表明KH积分方法能很好的模拟反射波震相,且精度较高.KH 积分方法能够计算复杂界面的反射波,且其计算效率明显大于有限差分.     

Methods for estimating rotational components of seismic ground motion and their numerical comparisons*

Rotational components play an important role in natural earthquake research, engineering seismic investigation, building monitoring, seismic exploration and other fields. Traditional researches mainly focus on three translational components, but less on rotational ones. As the precision of rotational sensing techniques has increased, many scholars have paid more attention to the seismic rotational motions. Because the rotational observations are not very popular before and now, approximately converting the translational components into rotational components is utilized in rotation analysis. Based on numerical six-component seismic data with the finite difference method, we compare three different conversion methods, the travelling-wave, frequency-domain and the difference method, to analyze their characteristics and feasibilities when they are applied to estimate rotational components with translational observations.     

几种优化方法在频率域全波形反演中的应用效果及对比分析研究

全波形反演方法是一个有效求解参数重建问题的方法,其本质是一个寻找最优解的优化问题,目前多用局部最优方法求解,如最速下降法、共轭梯度法、高斯-牛顿法、拟牛顿法等.文中给出了常用的优化方法,基于二雏声波方程,将这些方法应用于部分overthrust模型的反演,通过对各方法所得反演模型的精度和计算时间的对比分析,对各个方法的优缺点进行总结,为后续多参数反演或高维方程参数反演提供方法选择上的参考;针对所要求解的反问题,选用的优化方法需要在收敛速率、计算存储量和算法的稳定性之间进行权衡,以得到一个最优的反演结果.     

1992年新疆和田地区地震及地倾斜异常

分析了新疆和田地区１９９２年４月５日发生的Ｍｓ５．９地震和同年９月２日、１２月２５日发生的Ｍｓ４．６级地震的震前地倾斜异常情况。利用迭代法对地震平静年份的资料进行处理，做出正常背景曲线并与异常图象比较，收到了良好效果。另外还各单位介绍了田地区的地质构造背景及历史地震活动，并对常用处理资料方法的预报效能以及异常量大小和震级的关系进行了讨论。     

多次波问题的研究进展

综述了当前多次波问题的研究进展,指出了对多次波问题,有两种主要的处理思路：(1)因为后续偏移成像的需要,把多次波看成相干噪声,根据多次波特性设计衰减方法将其消除掉,将其称之为多次波衰减方法.多次波衰减方法大体上可以分为两类：基于信号分析的滤波方法和基于波动方程的预测相减法.预测相减法不需要或较少需要有关地下的先验或后验信息,能适应复杂地下构造.本文对预测相减法中的波场延拓法、反馈迭代法、逆散射级数法和恒定内插法等三种主要方法,进行了较详细的对比分析和介绍.(2)将多次波看成有效信号,对其成像,将其称之为多次波成像方法.这种方法提取了多次波中包含的地下界面信息,可改善地震资料的成像质量.     

Depth Estimation from Gravity Data Using the Maximum Entropy Method (MEM) and the Multi Taper Method (MTM)

The depth determination from the gravity data in frequency domain is carried out using the classical fast Fourier transform (FFT) method utilizing scaling properties of ensemble of anomalous source. The problem of calculating power spectrum from the FFT is well described in the literature. Here, the application of other high-resolution methods of power spectrum calculation, such as maximum entropy method (MEM) and multi-taper method (MTM) are explored to estimate depth to anomalous sources. At the outset, the FFT, the MEM and the MTM are tested on synthetic gravity data, generated for different types of synthetic models and then all these methods are applied to the field gravity data of the Bengal basin. The MTM with scaling is found to be superior for providing the detailed subsurface information rather than the MEM and the FFT methods in the case of synthetic as well as field examples.     

实时子结构混合试验中的数值积分方法对比分析

将CR方法运用到振动台子结构混合试验中,并结合作动器的时滞和外插时滞补偿方法进行了研究.文中将改造的中心差分法、改造的算子分解法、改造的Chang方法、改造的显式Newmark方法均与CR方法进行了对比分析.结果表明,改造的算子分解法的稳定性最差,当不考虑阻尼影响时改造的显式Newmark方法的稳定界限为2,改造的中心...     

大步长单程波算子相位积分实现方式初探

大步长单程波算子是穿过厚层的单程波算子的积分,在理论上它可以通过频率波数域表达式和波数域到空间域变换来实现,目前,通过李代数积分和指数映射的研究,已经导出频率波数域表达式,需要研究波数域到空间域变换的实现方式,波数域到空间域的变换可以通过鞍点法和相位积分来实现,本文研究了相位积分的三种实现途径:分裂方法、相移加插值方法和佳格点方法,在相移加插值方法中提出一种波场"角度域插值"的插值方法.     

上海地震台阵(网)近震定位的翻台方法

为了快速而精确地确定震源位置，尽可能减少定位所产生的误差，引入了求解准则函数极小值的“POWELL”方法、“模拟退火法”、求解震源深度的“PTD方法”和“翻台法”用于近震定位。本文利用上述方法编制了近震定位程序，经过理论和实际应用的严格考察，已在全国部分数字化地震台网中推广使用，效果较好。     

Estimation of soil hydraulic properties and their uncertainty through the Beerkan infiltration experiment

The Beerkan method based on in situ single‐ring water infiltration experiments along with the relevant specific Beerkan estimation of soil transfer parameters (BEST) algorithm is attractive for simple soil hydraulic characterization. However, the BEST algorithm may lead to erroneous or null values for the saturated hydraulic conductivity and sorptivity especially when there are only few infiltration data points under the transient flow state, either for sandy soil or soils in wet conditions. This study developed an alternative algorithm for analysis of the Beerkan infiltration experiment referred to as BEST‐generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE). The proposed method estimates the scale parameters of van Genuchten water retention and Brooks–Corey hydraulic conductivity functions through the GLUE methodology. The GLUE method is a Bayesian Monte Carlo parameter estimation technique that makes use of a likelihood function to measure the goodness‐of‐fit between modelled and observed data. The results showed that using a combination of three different likelihood measurements based on observed transient flow, steady‐state flow and experimental steady‐state infiltration rate made the BEST‐GLUE procedure capable of performing an efficient inverse analysis of Beerkan infiltration experiments. Therefore, it is more applicable for a wider range of soils with contrasting texture, structure, and initial and saturated water content. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.