基于高密度电法的煤炭采空区数值模拟及应用

为进一步了解高密度电法不同装置的探测效果,有效选择高密度电法在探测煤炭采空区时的采集装置,建立典型煤炭采空区地电模型进行多种装置的正反演数模计算并进行工程应用。结果表明,高密度电法中各种装置能有效反映采空区异常,但采空区的形态易受地层不均匀影响发生畸变。其中,偶极装置在查明煤炭采空区的位置和形态应用中效果最好,温纳α装置能详细确定采空区围岩电性特征和地层分层情况,结合数值模拟计算分析结果在实际铁路工程勘察中进行煤矿采空区的勘察,取得良好的效果。     

高密度电法在某垃圾焚烧环保发电站岩溶c场地勘察中的应用

岩溶是某垃圾焚烧环保发电站场场址勘察的主要不良地质作用,为了查明岩溶和破碎带的分布情况,本文利用高密度电阻率法来探测能引起低阻异常的岩溶等地质体。在调查该区地层和溶洞的类型、分布及电性特征的基础上,利用RES2Dmod建立包含不同规模和埋深的低阻溶洞或破碎带模型,通过对比模型的温纳、偶极和微分三种装置类型的正反演结果,在本地区选用分辨率和稳定性高的温纳装置进行高密度勘测。利用高密度电阻率法查明了两个落水洞的埋深和分布情况,推测了4个疑似溶洞和破碎带,部分与后期验证钻孔吻合。利用合适的装置类型进行高密度探测可以查明充水充泥低阻溶洞的规模及分布,是一种经济有效的场址勘察方法。     

高密度电法在某垃圾焚烧环保发电站岩溶场地勘察中的应用

岩溶是某垃圾焚烧环保发电站场场址勘察的主要不良地质作用,为了查明岩溶和破碎带的分布情况,本文利用高密度电阻率法来探测能引起低阻异常的岩溶等地质体。在调查该区地层和溶洞的类型、分布及电性特征的基础上,利用RES2Dmod建立包含不同规模和埋深的低阻溶洞或破碎带模型,通过对比模型的温纳、偶极和微分三种装置类型的正反演结果,在本地区选用分辨率和稳定性高的温纳装置进行高密度勘测。利用高密度电阻率法查明了两个落水洞的埋深和分布情况,推测了4个疑似溶洞和破碎带,部分与后期验证钻孔吻合。利用合适的装置类型进行高密度探测可以查明充水充泥低阻溶洞的规模及分布,是一种经济有效的场址勘察方法。     

直流高密度电法在浅海工程勘察中的应用

用于海域工程勘察的物探方法相对较少,地震反射波法是水域工程物探的首选方法,但当遇到海底沉积层中含浅层气时,声波信号受屏蔽导致地震探测失效;因此尝试采用直流高密度电法探测浅海工程海底沉积层厚度和基岩面起伏情况。结合电阻率测井资料建立模型并进行正反演计算分析,并通过广东汕头市苏埃通道工程实例证实直流高密度电法可以获得较为理想的探测效果。在局部地震反射波法有效的区段进行两种物探方法的综合解释,可以提高解释的可靠性及解释的精度。     

徐州地区全新世古河道地电特征研究

古河道调查对于防震减灾、城市规划和地下水资源合理开发利用具有重要意义,本文针对徐州地区岩、土层具有显著电性差异的特点,采用高密度电阻率法对全新世古河道进行探测。首先通过地电模型数值模拟和钻孔附近现场试验探讨高密度电阻率法探测全新世古河道的有效性及装置形式选择;然后对高密度电阻率法断面、平面及三维成果图进行分析;最后通过钻孔资料对高密度电阻率法探测结果进行验证。理论研究及工程实践结果表明,徐州地区全新世古河道在电阻率图件上表现出典型的电场响应特征,通过响应特征分析可以获得古河道形态及地层结构等信息;高密度电阻率法偶极-偶极装置对覆盖层结构变化极为敏感,异常强度大,并且在地层分层方面具有明显优势,可作为古河道调查的首选装置;通过在调查区内布置多条测线,并借助三维可视化软件平台可以实现目标体三维空间解释,解释结果直观地展现出全新世古河道三维形态及空间展布特征。     

高密度电法在新疆某矿区滑坡勘察中的应用

高密度电法集电测深和电剖面装置于一体,具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高,以及探测深度较大等特点,在工程地质和水文地质勘查中被广泛应用。这里将高密度电法应用于新疆某矿区的滑坡体调查中,通过该矿区的地质地球物理特征,验证了实施高密度电法调查滑坡体的可行性。采用温纳装置,对矿区内的地层结构、滑床位置及深部地层情况的分析解释,证实了高密度电法应用效果良好,为进一步认识滑坡及其勘察治理提供了地球物理依据。     

高密度电法在三峡库区滑坡勘察中的应用

高密度电阻率法是一种基于岩土体的电性差异而进行勘探的物探方法。在介绍了高密度电法基本原理和系统结构的基础上,通过在三峡库区某滑坡勘察中应用高密度电法确定滑体厚度和基岩面形态的实例,探讨了在滑坡勘察中高密度电法的适用条件和野外工作方法,并结合钻探成果和工程地质测绘资料对其影像成果进行了有效解释。实践表明该技术在与常规勘察方法结合起来进行滑坡勘察时,勘探效率高。应用配套软件处理后,勘测数据生成的地电断面图直观清晰,定性、定量解释可靠,能得到符合实际的滑坡体参数,可以较好地应用于多种勘察方法相结合的滑坡勘察中。     

高密度电阻率法四电极系横向分辨率探讨

用高密度电阻率法探测地下目标地质体,已经成为近几年常用的方法。随着电法仪器的发展,野外工作方法的改进,以及反演软件的不断更新,高密度电阻率法分辨率已有了长足的提高。这里针对目前市场上常用的RES2DMOD电法模型正演软件和RES2DINV反演软件,对高密度电阻率法四电极系横向分辨率进行了初步探讨,并对野外工作方法选择和反演解释提出部份建议。     

井地-高密度电法联合数值模拟研究

从点源场的边值问题出发,利用有限元推导了井地电法和高密度电法2.5维的详细解法,并编制了相应的程序。利用均匀半空间的地电模型进行了正演计算,并与地下真实电阻率进行了对比分析,验证了算法的正确性。在此基础上对均匀介质中存在对称高阻体和边缘高阻体的模型,进行正演模拟,分别得到其井地电法的视电阻率断面图和高密度电法的视电阻率断面图。结果表明,结合两种方法可以对地下存在的高阻异常体进行有效精确地探测。     

综合物探在煤采空区勘查中的应用

介绍了高密度电法温施装置与浅层地震映像法在中深层煤采空区中的应用效果,对同一测线上两种方法的解释成果作了系统的分析,由于地下情况的复杂性,运用不同的物探方法可以达到相互验证、相互补充的作用。经过钻探验证得出以高密度电法与浅层地震映像法相结合的勘探思路,取得了的较好效果。     

不同噪声水平高密度电法的分辨率和勘探深度研究

电位噪声是影响高密度数据采集质量进而影响反演成像解释可靠性的重要因素。通过模拟四种不同水平电位噪声并获得噪声数据,对比分析四种装置(温纳装置、三极装置、偶极装置、温纳-施伦贝谢装置),在噪声条件下的反演模型电阻率差异,并评估各装置对噪声响应的灵敏程度以及不同噪声水平对反演模型分辨率和各装置的勘探深度的影响。将反演模型分辨率和各装置勘探深度进行了量化,定量分析模型分辨率和不同装置勘探深度在各噪声水平下的变化规律,综合评估噪声对四种装置反演模型分辨率和勘探深度的影响得出:①偶极和三极装置对噪声灵敏程度较高,而温纳和温施装置对噪声灵敏程度相对较低;②噪声对深层地电模型分辨率影响较大,在有效分辨地电模型的深度范围内,温纳和温施装置的模型分辨率降低2/5,三极装置降低一半,偶极装置降低3/5左右;③勘探深度在噪声影响下均有所减小,温纳和温施装置减小约1/4,偶极和三极装置减小约1/3。     

滑坡灾害与处治效果的地球物理勘察应用研究

以刘少奇同志故居管理局园区的滑坡地质勘察及治理工程为例,介绍了高密度电阻率法、直流电测深法和地震地质映象法等的综合应用。工程采用温纳装置、斯龙倍格装置,设计了一组适合该区域地质特征的技术参数,通过对岩溶的发育形态、规模、深度进行探测分析,确定了该区岩溶范围与溶洞的分布状况以及滑移面的变化趋势。结合钻探资料对整个园区的地质灾害程度进行了综合评价,并提出了运用高压旋喷灌浆的治理方案。经验证,该园区的滑坡治理措施取到了较好的效果。     

点源二维有限元法在三电位电极系正演模拟中的应用

利用点源二维有限元法,针对二维地电模型,进行了三电位电极系视电阻率参数及比值参数的计算,对几种二维地电断面三电位电极系的视电阻率及比值参数的异常规律进行了探讨。这些研究结果,为实际勘探中复杂地电断面的异常解释打下了一定的理论基础,在利用比值参数进一步分辨复杂断面的电性异常方面作了有益的尝试。     

基于混合网格有限元的直流电阻率法三维正演研究

直流电阻率法因效率高、成本低等特点广泛应用于有色金属、煤田等矿产资源勘探和地质调查行业。但在井–地、地–井电阻率法勘探过程中,钻孔因素(井液电阻率和钻孔孔径)对不同探测模式下视电阻率响应的影响尚未明确,是否影响视电阻率资料的解释是值得探讨的一个问题。因此,提出采用混合网格有限元法实现直流电阻率三维正演。给出异常电位法满足的边值问题及有限元变分问题,应用三棱柱和四面体混合网格实现对计算区域的快速离散,并建立2种网格的线性插值基函数和单元系数矩阵;采用SSOR–PCG迭代算法求解异常电位满足的大型线性方程组,得到各观测点的响应。在保证计算精度的前提下,应用混合网格有效地离散钻孔地电模型,探讨钻孔因素对井–地、地–井观测方式视电阻率数据的影响特征。对于井–地观测方式:钻孔附近视电阻率受钻孔因素影响最大,严重影响视电阻率资料的合理解释,但随着测点收发距的增加,视电阻率响应逐渐趋于围岩电阻率;而且随着发射源深度的增加,钻孔对地表视电阻率响应的影响也逐渐减小。对于地–井观测方式:钻孔因素对浅部数据影响较大,对深部数据影响小,相比于井液电阻率,视电阻率响应更易受钻孔孔径的影响。直流电阻率法混合网格有限元三维正演算法的提出,对实际井–地、地–井电阻率法勘探具有理论指导意义,可结合钻孔信息进行正演模拟分析,选择合适的收发距,有效压制钻孔因素对实测资料的影响。      

温纳装置探测孤石深度影响因素及其数值模拟研究

随着高密度电法温纳装置在实际工程中的广泛应用,其探测深度的研究也显得十分重要。本文在详细分析了探测深度的各种影响因素后,对温纳装置探测深度基本理论进行了深入研究,得出了温纳装置探测深度跟误差扰动、异常体半径、异常体相对电阻率和电极距四个重要因素之间的关系。研究结果表明,温纳装置的探测深度是随误差扰动的增大而减少的,是随异常体半径的增大而呈非线性增大的。相对电阻率在1附近时探测深度最小,但增大到一定程度后,探测深度基本稳定,没有大的变化。当其它因素保持不变时,探测深度是随着电极距的增大而增大,但增大到一定范围后,探测深度反而会变小。最后结合理论分析与工程实际,通过对温纳装置探测孤石深度的数值模拟,提出了增加温纳装置探测孤石深度的正确方法。     

含油污水污染地下介质的电性异常模拟及实例分析

为了提高电阻率法对地下介质污染问题的探测能力,分析了含油污水污染地下介质后引起的导电性变化,建立了适用于该问题分析的地电模型。利用2.5维有限元的方法正演模拟了采用温纳、施龙贝格、偶极和二极装置监测时所得的典型电异常剖面。正演模拟结果显示不同装置对污染区的反映能力不同,相对而言施龙贝格和温纳装置对污染区分布的反映较为直观。饱和粘土的含油污染区用温纳装置测量,剖面上表现为相对高阻异常特征,异常区域分布和污染通道相吻合。应用实例也证实了这一分析。     

基于钻孔数据的地层三维建模与可视化研究

地质体三维建模是地学信息系统核心课题之一,对现有建模方法进行分析,结合地层特点,提出首先引入虚拟钻孔,利用Kriging插值方法建立地层三维模型;其次把虚拟钻孔参数的调试结果及专家知识等资料在建模流程中予以充分体现,从而建立相对精确的三维地层模型;最后基于本文建模方法开发了一个三维地层模型,并用实际资料进行了验证,能有效满足工程需求。     

基于不同装置的二维高密度电法勘探效果比较与分析

为比较分析高密度电法不同装置对探测异常地质体的效果,通过建立高阻异常体和隐伏直立低阻体地电模型,正演计算了不同装置类型下的视电阻率,并加噪进行二维电阻率反演。各种装置的反演结果表明：在探测地下高阻异常体时,温纳α、β、γ装置优于其他装置,揭示异常位置与形态相对较好;对于隐伏直立低阻体而言,温纳p装置和三极装置探测效果好,其中温纳β为最理想装置,实例验证表明,温纳α、β、γ装置在探测地下防空洞时体现了其装置的优越性,验证了理论模拟结论的正确性。     

随机岩溶介质的电阻率正演模拟

受岩溶发育的影响,岩溶地区电阻率分布具有很大的不确定性。采用传统的正演方法在一定程度上不能满足岩溶探测的需要。为了更真实地反映岩溶介质的电性特点,本文提出了一种根据随机过程的谱分解理论来构造随机介质模型的方法,并以此建立了岩溶地区随机地电模型。对理论和实测地电模型的正演计算表明,随机介质能更有效模拟实际地电结构,正演结果更接近实测的异常形态。因此,岩溶地区的电阻率正演模拟计算采用随机介质模型是十分有必要的,一方面有助于对异常的认识,另一方面,随机介质模型可以更好地模拟岩溶地区的地电模型。