浅海底瞬变电磁探测技术研究新进展

瞬变电磁法应用于浅海底进行资源勘探或工程地质勘查时,需要将仪器系统和观测装置置于海底,以克服海水屏蔽效应。因此,要求能够远程控制仪器进行自动化数据采集;同时,受工作环境影响,需要将观测装置小型化;另外,通过拖曳式测量提高工作效率。总结课题组目前的研究成果,就仪器系统研制、观测装置小型化、拖曳式测量及海水影响等内容的研究进展进行了简要叙述。     

倾斜检波器与地表双自由度耦合效应

煤田地震数据采集过程中，存在同一检波点位置重复插拔布设检波器的情况，检波器多次插拔布设存在倾角差异，导致检波器与地表耦合条件变化，影响地震数据采集质量。将检波器倾角参数引入检波器与地表耦合系统。从振动力学的角度推导倾斜检波器“双自由度耦合振动系统”，研究检波器倾角、检波器与地表相对阻尼系数、地表介质参数对耦合系统的影响，分析相同检波点位置重复布设检波器对地震数据采集的影响机理。研究结果表明，检波器倾角的增加将衰减检波器与地表耦合系统的幅频响应，提高耦合系统的谐振频率，说明本次倾斜检波器与地表耦合系统模型构建合理，结果可用于指导和规范地震数据采集工作。      

城市浅层地震勘探技术进展

当前快速城市化与城市地下空间开发给浅层地震勘探技术的发展带来了挑战和良好机遇。笔者从地震勘探仪器设备、数据采集、数据处理和解释应用等方面介绍了近年来城市浅层地震勘探技术所取得的主要进展,包括陆上地震拖缆系统的研发、无线地震数据采集、可控震源伪随机扫描方法、城市噪声面波勘探技术及地震数据综合处理算法等。结果认为,通过瑞雷波约束折射P波层析成像结果或联合反演方法,可以提高后者对城市地下"百米"空间的探测精度;利用城市噪声作为震源,既能获得对描述浅层地质特征有重要意义的补充信息,同时又满足了城市对绿色、环保震源的要求;而陆上地震拖缆系统则使得S波技术在城市地下浅层勘探中可以发挥更加重要的作用。今后发展建议:一是加强城市浅层地震数据采集关键技术装备的研发;二是进一步开发和完善非传统(如面波)地震勘探方法,深入挖掘地震波中所蕴含的大量有用信息。     

浅层地温能开发利用对地质环境影响程度的探索性研究

结合已施工的浅层地温能资源开发利用工程,在收集分析地质、水文地质和地源热泵项目资料基础上,建立了地源热泵监测系统,即地下水地源热泵系统监测站、地埋管地源热泵系统监测站和20个地源热泵系统监测点。通过布设温度传感器以及数据采集装置,对地源热泵系统进行动态监测,采用GPRS无线传输系统实现监测数据的远程传输。对所监测的数据进行分析,进而评估浅层地温能资源的开发利用对地质环境的影响程度,认为土壤温度场变化与深度存在一定的相关性,且地温的变化与系统的换热功率相关。     

浅析浅层折射地震资料解释中检波距选择的合理性

检波距是浅层折射地震勘探中的一个重要参数,检波距的合理选择是资料解释结果可靠性的重要保证。特别是在二元和多元地形条件下的折射地震勘探资料解释中,选择平距或斜距来计算检波距在不同行业和单位是不统一的。这里从理论上探讨了在二元地形条件下,浅层折射地震资料解释中用平距和斜距二种方法计算检波距对表层有效速度的影响和误差大小,明晰了实际工作中二元或多元地形条件下,不同检波距计算方法所引起折射地震勘探资料解释结果的差异和误差大小及其合理性。     

三维探地雷达在探测城市地下病害中的应用研究

近年来,在北京、大连等大型城市道路塌陷事件频繁发生,因此探测城市道路病害等浅层地质问题意义重大。三维探地雷达技术已被广泛应用于城市道路与管网检测,通过对地质雷达外业数据采集以及内业数据处理、图谱识别解释等技术的研究,列举了城市病害如空洞、脱空、疏松、富水及病害组合等在地质雷达剖面图上的识别特征,并以福建某市环岛道路下空洞检测为例,介绍了施工方法,数据处理及解释结果。     

复杂障碍物区三维地震观测系统多方位角变观设计技术及应用

村庄作为大型障碍区在地震数据采集施工过程中往往会成为整个工区的施工难点。为解决这些难点问题,对地震采集观测系统进行特殊观测系统设计是唯一有效的技术途径。项目的地震数据采集质量和采集成本与特殊观测系统的设计的优劣息息相关。这里使用基于贪心算法的特殊观测系统优化设计程序,在测试工区对大型村庄障碍区和浅层地震地质条件运用了不同测线方位角的交叠观测系统设计。在村庄等具备不同测线方位角的观测系统布设条件的大型障碍区,使用优化合理、经济适用的特观设计做出了初步尝试,为野外地震数据采集工作的降本增效提供了有利的技术支持。     

反循环钻进技术在郑州浅层地热能开发利用中的应用分析

在对郑州市浅层地热能开发利用现状进行分析的基础上。在相同地质条件区,成井深度及钻探技术要求一致的条件下,通过正循环与反循环钻探施工及对应的抽回灌试验结果分析,得到反循环钻进相对于正循环钻进的优越性。为今后郑州市地源热泵系统选型、设计、施工提供了参考和依据,提高了郑州市浅层地热能开发利用技术和效率,促进浅层地热能的开发利用。     

全国省会城市浅层地温能潜力基本摸清

本刊讯（段金平）8月26日至27日,“全国主要城市浅层地温能调查评价”课题在京通过专家评审。历经两年调查评价工作,全国省会城市浅层地温能资源潜力状况基本摸清,为后续合理开发利用和保护提供了科学依据。该课题是中国地调局组织的“全国地热资源调查评价”中“全国主要城市浅层地温能调查评价”课题的子课题,启动于2011年底,计划2015年前完成全国地级以上城市和主要开发区浅层地温能调查评价和区划工作,提交《全国主要城市浅层地温能调查评价报告》、《全国主要城市浅层地温能调查成果图集》、《主要城市浅层地温能信息系统》。     

矿井超浅层高分辨率瞬变电磁探测技术

为了减小矿井瞬变电磁探测盲区，提高探测精度，提出矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测技术。该技术不仅能够适用于常规的矿井地质探测，而且能够对矿井巷道顶板岩层裂隙等浅层地质体进行高分辨率探测，确保煤矿的安全高效掘进与开采。通过理论方法研究，确立了矿井浅层高分辨率瞬变电磁方法的可行性；设计硬件系统的发射电路和接收天线部分，使硬件系统能够适用于超浅层高分辨率探测；对数据采集软件以及数据校正方法进行分析计算，经过数据校正，提高了瞬变电磁浅层探测能力以及探测分辨率。通过矿井实测数据的分析与钻探验证情况的对比，说明该方法技术能够实现矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测目标，适用于矿井生产。      

纵向非一致激励下自由场土体的非线性地震反应研究

土体地震反应分析对结构的地震反应和抗震安全性评价具有重要的意义,以大型振动台模型试验为手段,研究一致激励和非一致激励下自由场土体的非线性地震反应规律及其影响因素,能够为结构的地震破坏机制分析提供支撑。通过对场地土体的动力特性、加速度响应、剪应力-剪应变曲线以及土体沉降的分析,研究了不同地震动、不同地震强度作用下自由场土体的地震动反应特性及其变化规律。研究结果表明:土体的非线性发展程度不仅与地震动记录有关,还与地震动输入方式、加载等级有关;在大震或纵向非一致激励作用下,土体运动的不一致性导致了更强的土体结构性变化,频率降低,阻尼比增大,土体刚度弱化,土体的非线性发展相对较快;土体剪应力-剪应变曲线和沉降曲线的变化规律一定程度上也反映了土体的塑性发展情况。所得结论和自由场地震反应宏观现象一致,彼此佐证了结论的合理性。     

复杂断面地下结构地震反应分析的广义反应位移法研究

针对我国现行《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB50909-2014)推荐采用的地下结构抗震分析的反应位移法存在一定的局限性,在借鉴反应位移法基本原理的基础上,提出一种适用于复杂断面地下结构地震反应分析的广义反应位移法。首先,基于子结构方法从理论上论证该方法与反应位移法基本原理的一致性,详细介绍了该方法的力学模型和实施步骤;其次,结合某马蹄形断面的区间隧道实际工程,并以整体动力时程分析方法为基准,分析了不同地震动强度工况下,两种不同广义子结构选取范围的广义反应位移法的计算效果。结果表明,提出的广义反应位移法是一个操作简便、精度较高、实用性较强的简化分析方法,可以在各种断面形式的地下结构的抗震分析与设计中推广使用。     

智慧地质建设的初步探讨

智慧地质是充分运用新一代信息技术,发现和总结地质演化的时空规律,判断和预测未来发展趋势,集海量专家认知于一体,认识水平可最大程度的符合或逼近地质自然规律,从而使地质成果以智慧的方式服务于人、造福于人。其意义在于以人为本、服务于人,具体内涵表现为实现地质调查监测工作流程的信息化、地质信息资源互联互通的统一化、地质数据分析应用的智能化、地质成果产品服务的精准化。北京市通过不断创新城市地质工作发展理念、搭建由感知到服务的全流程信息化基础,已经基本具备智慧地质的雏形。智慧地质的建设是一个循序渐进的过程,科学谋划、做好顶层设计、夯实地质理论基础、做好信息平台基础搭建是智慧地质当前发展的首要任务。     

山阴县地质灾害详细调查实践与认识

为详细了解山阴县境内各类地质灾害及隐患发生的岩土体结构条件,阐明其发育、分布规律及形成机理,山西省国土资源厅组织开展山阴县地质灾害详细调查工作。通过遥感解译、地面调查等手段发现,山阴县境内发育的地质灾害类型为地面塌陷、不稳定斜坡、崩塌和泥石流。地质灾害主要分布在中山地貌,以第四系、二叠系和石炭系为主,与人类工程经济活动密切相关。地质灾害详细调查工作为减灾防灾和制定防灾规划,提供基础地质依据。     

老挝万象盆地萨塔尼钾盐矿的构造变形与深部矿预测

老挝万象盆地蕴藏有丰富钾盐矿,钾盐成矿后受到了后期构造运动的强烈改造。后期构造运动对万象盆地的钾盐矿产生了怎样的改变?一直缺乏深入研究。本次研究表明,在挤压走滑背景下,后期的构造运动对钾盐进行改造,并使得钾盐矿体发生了塑性柔流和脆性滑移。万象盆地萨塔尼钾盐矿区的三维地震勘探结果表明,无论水平切片还是垂直剖面上,都清晰地显示了构造运动对钾盐矿和地层的后期改造。钻探岩心也显示与构造运动有关的柔流变形。通过钻孔测井资料对三维地震勘探进行标定,可以准确外推钾盐矿体的横向变化并预测定位钾盐矿的空间位置。最终在老挝万象盆地萨塔尼一个很小的矿区详勘发现了一个超大型钾盐矿床,因此三维地震在万象盆地钾盐矿后期改造和勘探方面发挥显著作用。     

密云某流域土壤重金属污染特征及评价

对北京市密云水库上游某流域周边土壤重金属(As、Hg、Zn、Cu、Cd、Pb、Ni、Cr)的空间分布、来源及污染现状进行评价。地累积指数法、单因子指数与内梅罗综合污染指数法、多元统计分析(相关性分析、主成分分析)表明,Cu、Pb、Zn、Cd和As五种元素主要来源于矿山开采、选矿以及运输等过程;Cr和Ni污染主要来源于旧金属垃圾及铁矿开采伴生元素;Hg元素污染主要来自于金矿的采选过程。Cr元素在该流域内污染比例较大,Hg与Cd两种元素变异程度较大,污染较为严重的区域主要集中在金矿和尾矿库附近。Pb和As两种元素污染程度处于相对安全水平。     

破裂角的确定及其对土压力计算的适用性分析

在使用朗肯或库伦理论设计挡土墙土压力计算时,都涉及到一个非常重要的因素,即土体破裂角的确定,破裂角的确定对挡土墙土压力分析和计算具有十分重要的意义。依据在长期地质灾害治理工程设计中总结的经验,结合常用挡土墙设计中遇到的几种不同情况,以实例剖析解释了破裂角的概念,分析和探论了破裂角的确定及其对挡土墙土压力设计的适用性,提出了在挡土墙设计中,根据不同场景条件确定防护土体破裂角的方法。     

断裂两盘井水位同震响应特征对比分析——以北京八宝山断裂带中段大灰厂两观测井为例

地震常引起分布于断层两盘观测井的水位同震响应动态变化特征不同。而研究断裂两盘观测井同震响应能力、水位变化特征的差异性及其控制因素,有助于揭示断裂带的渗透性演化过程、可深化地下水位对地震响应机理的认识,对于指导地震观测井网布局具有重要意义。本文尝试从北京八宝山断裂带中段（大灰厂）上下两盘井的水位同震响应次数、形态、幅度、记震能力等方面进行对比分析,通过去除趋势项,采用数字滤波求取井孔气压系数,采用Baytap-G程序求取潮汐参数,并反演出7次大地震对大灰厂区两口井所在含水层产生的体应变量,进而判别两盘震前震后渗透性的变化。结果显示,两口井同震响应特征具有明显差异,上盘井对大震的同震响应次数较多、能力较强;这不仅与断裂带起屏蔽作用有关,而且与井所处含水层渗透性呈不同规律变化密切相关。     

桂西北南丹-荔波地区中、新生代构造演化:来自古构造应力场的证据

桂西北南丹-荔波地区是我国重要的锡多金属矿床富集地,近年来油气勘探显示该区亦具有极大的海相页岩气成藏潜力。因此,深入探讨和认识该区中、新生代构造应力场特征及其构造演化是成矿规律研究和页岩气勘探过程中不可或缺的重要环节。本文以南丹-荔波地区广泛发育的褶皱、共轭节理和断层为研究对象,在详细野外观测的基础上,利用叠加褶皱、共轭节理分析以及断层滑动矢量等方法,反演了研究区中、新生代构造应力场变化。构造解析表明,该区中、新生代共经历了四期构造应力场的交替和演化,分别为NNE-SSW 向挤压、NW-SE 向挤压、NEE-SWW 向伸展和近E-W 向挤压。结合区域构造演化特征,推测NNE-SSW 向挤压应力场的形成可能与印支期华南大陆南北边缘与印支/华北板块碰撞闭合有关;NW-SE 向挤压应力场和NEE-SWW 向伸展应力场可能分别对应于燕山早期古太平洋板块向华南大陆之下的俯冲消减以及燕山晚期发生的弧后伸展作用;近E-W 向挤压应力场可能形成于喜山期印度?欧亚板块陆陆碰撞所产生远程效应的构造背景之下。     

不同粗糙度和隙宽贯通充填裂隙渗流特性试验研究

利用3D打印技术制作出30个含10级粗糙度(JRC=1~20)、3种厚度(1.5、3.0、5.0mm)的裂隙插片,通过模具浇筑成贯通充填裂隙类岩石试件,并对所制备的试件开展渗透性试验,研究在不同围压水平下不同粗糙度、不同隙宽贯通充填裂隙的渗流特性。试验结果表明:(1)不同粗糙度和隙宽贯通充填裂隙渗透率均随围压增加而减小,且在围压加载初期,裂隙渗透率的降低速度明显要高于围压加载中后期,最大渗透率降差达到78%。(2)围压加载初期,隙宽较小时,裂隙渗透率有随粗糙度增加而减小的趋势,且离散性较大;随着围压和隙宽的增加,粗糙度对裂隙渗透性的影响迅速减小。(3)对于10级不同粗糙度贯通充填裂隙,围压加载过程中,均有隙宽越大,裂隙渗透率越大的规律;且在围压较小时,粗糙度越大,不同隙宽贯通充填裂隙渗透率的差值越大,但随着围压的升高,这种影响逐渐被消除。(4)围压对贯通充填裂隙渗透率的影响处于主导地位,两者之间的关系可用幂函数进行描述。