井下地电阻率观测影响系数分析——以江宁地震台为例

采用水平层状均匀介质中点电源位于任意深度时的电位解析表达式,以江宁台3层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测时各层影响系数随深度、极距的变化,并结合探测深度探讨了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深时的作用。结果表明,对于"K"型电性结构,江宁台井下观测对地表、浅层干扰有较强的抑制作用,其短极距观测对地表、浅层干扰的抑制能力显著优于长极距观测;长极距观测在电极埋深H小于100m时对地表介质季节性的干扰具有放大作用;浅层影响系数一定时,电极埋深和供电极距需同时增加;江宁台井下观测供电极距AB/2取100～150m、电极埋深H为250m较为合理。     

深井电极与地表电极的自然电场对比研究

通过对半无限空间和全无限空间电流密度的分布理论进行讨论,得出电流密度随电极埋设深度的增大而减小。因此,在电法观测中,当供电电极深埋后,人工电场和自然电场可减少地表各种噪声的干扰,提高视电阻率ρｓ和自然电位Ｖｓｐ的灵敏度,从而更好地捕捉地城常信息。从北京平谷台６年多来的观测结果分析认为,深井电极相对地表电极能降低诸如人为供电、雷击短路、冰冻期影响等各种干扰,经过宁河６．９级、６．５级和５．６级及离     

垃圾填埋场渗漏污染三维分布式电学监测系统研制及应用

垃圾填埋场建设期将电极传感器网状布设于防渗层下方,垃圾场启用后通过预设电极实现观测区自然电位和地下介质电阻率测试.对比不同时期实测自然电位和视电阻率剖面特征变化,确定垃圾场渗漏与否、渗漏点的位置、数量及渗滤液形成羽状体的空间分布和扩散过程.三维分布式电学监测系统就是基于上述理念设计研制的,包括采集站、供电控制器及传感器系统,可同时完成多个位置点电位测量.粉砂层中渗滤液扩散过程的原位三维电学监测结果显示渗滤液污染区呈现自然电位负异常和低阻特征,低阻异常区分布范围和实际污染区具有良好的对应关系,污染区扩散特征可通过分析低阻异常区变化来确定.     

地电阻率三维影响系数及其应用

采用有限元数值方法,计算了对称四极装置观测时测区介质对地电阻率观测的三维影响系数分布。计算结果表明,表层介质整体影响系数为正和为负时,表层介质各区域影响系数的分布形态相近,不同层状电性结构三维影响系数分布形态也相似。在地表二维平面,影响系数在供电电极和测量电极之间存在近似椭圆的负区域,其余区域影响系数为正。沿测线垂直剖面,影响系数在供电电极和测量电极之间存在近似半椭圆的负区域,其余区域影响系数为正。在三维空间上,观测系统布设于地表时影响系数为负的区域位于供电电极和测量电极间的近似半椭球区域,影响系数在靠近电极附近显著大于其余区域。在测区地表局部介质电阻率发生变化时,可依据影响系数分布定性地分析其对地电阻率观测的影响,为进一步实验和数值模型定量分析提供参考。     

平凉台井下地电阻率观测影响系数分析

根据地电阻率影响系数理论,以平凉台4层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测影响系数随深度和极距的变化。结果表明:对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间的关系复杂;通过计算各层影响系数的大小,认为平凉台井下观测对地表及浅层干扰有较好的抑制作用,其分析结果可为在类似台址电性结构中实施井下地电阻率观测时选择电极埋深和供电极距提供参考。     

井下地电阻率观测中地表电流干扰影响计算

本文把地电阻率台站地下介质简化为水平三层均匀介质模型,以点电流模拟地表干扰电流,针对对称四极观测装置,计算了在不同电性结构中的不同深度观测时,地表电流干扰源对对称四极装置地电阻率观测的影响,计算得到:地表干扰源对电阻率观测的影响取决于电性结构的类型和层参数、供电电极和测量电极的埋深以及避开干扰源的距离.本文研究结果对实施井下电阻率观测中台址电性结构的选择、电极埋深、干扰源避让距离等有参考意义.     

水平两层均匀介质中井下电阻率观测信噪比的理论计算

在点电源水平两层均匀介质模型下计算了在不同地电断面中观测时地表干扰电流源对观测的影响。得到:地表干扰电流源对地电阻率观测电势差的影响取决于地电断面类型和参数、供电电极和测量电极的埋深以及避开干扰源的距离。本文研究结果对实施井下电阻率观测中台址电性结构选择、电极埋深、干扰源避让有参考意义。     

偶极接地线对地电阻率影响的数值模拟

针对我国地震监测预报中地电阻率定点连续观测中存在的偶极接地线的干扰问题, 本文将台站区域地层简化为3层均匀介质模型, 将接地线等效为偶极接地的电阻体, 建立了接地线干扰地电阻率观测的耦合物理模型. 通过有限元分析软件ANSYS模拟分析不同电性断面情况下接地线对地电阻率观测的影响, 同时分析这种干扰的产生机理, 并结合实际观测中存在的干扰问题作了对比验证分析. 结果表明: ① 接地线使得供电电极产生的地下对称性电场分布发生局部调整, 从而影响地电阻率观测; ② 接地线对地电阻率观测的影响主要取决于线缆的位置及方位角的大小; ③ 适当增大电极埋深可以减小其对地电阻率观测的影响; ④ 电性结构的差异性决定干扰变化幅度的大小. 本文结果对相关台站地电阻率观测异常分析落实及干扰源避让和观测系统改造具有参考意义.      

关于自然电位日变形态与临震前兆的关系的初步研究

1、前言自然电位Vsp作为地电台站的正式观测项目,一直与地电阻率同时观测。尽管各地电台都积累了大量的自然电位资料,但对这些资料作认真地分析研究却很少。这不仅由于自然电位的复杂多变,也与人工观测的时间间隔及数据处理不当有关。     

深埋电极的地电阻率观测研究

首先研究了四极观测系统装置系数与电极埋深的关系;然后给出了点电流源在3层地壳模型的地表和第二层时,电源所在层的电位的解析表达式;最后将天津宝坻地区的电性结构简化成一个3层模型,计算给出了当地表层和基岩中的电阻率出现变化时,在地表和基岩上层开展四极地电阻率观测结果与供电极距和深度的关系.     

地电阻率观测中两种电极接地电阻测量方法及其对比研究

利用传统三极接地电阻率测量方法对井下电极接地电阻进行测量会存在较大的测量误差,表明该方法已不适用于井下电极接地电阻测量。针对此问题,提出了利用台站现有地电阻率仪器进行电极接地电阻测量的新方法—直接测量法,并使用传统三极法和直接测量法对北京平谷地震台井下观测供电电极接地电阻进行了测量。测量结果表明:与传统三极法对比,直接测量法的测量结果更为准确、可靠,而且节省人力、物力和时间。      

Real-Time Geoelectric Monitoring of Seepage into Sand and Clay Layer

The migration of groundwater in rock and soil can appear as abnormalities in geoelectric fields. It is therefore important to study the characteristics of seepage in porous media by measuring the geoelectric field signatures. In this study, a physical model with layers of sand and clay was constructed and an electrical resistivity meter was used to examine the changes in the geoelectric field parameters during the infiltration process. The results show that the infiltration could be detected based on the geoelectric signatures including temporal changes through the spontaneous potential, excitation currents, and apparent resistivity. Specifically, the spontaneous potential was reduced by 100 to 200 mV when the water reaches an electrode. During the second water injection in the experiment, the measured spontaneous potential of all the electrodes recovered to the previous extreme values that range from −200 to −550 mV, thus indicating a “memory” effect. With stepwise changes in the excitation current, it was possible to determine the seepage velocity in sand and clay layer. The apparent resistivity is reduced to less than 400 Ωm when the infiltration reaches the electrodes. These results indicate the potential for real-time monitoring of water flow.     

大地等效电容量及其测量方法

在脉冲供电和正弦交流供电地电阻率观测研究中, 大地容性效应会引起测量误差。 本文按照电子学等效电路的方法提出了大地等效电容量的概念, 研究了大地等效电容量的测量方法, 为合理确定脉冲供电参数和减小交流地电阻率测量误差奠定了基础。     

降雨对大柏舍地电台地电阻率观测的影响

选取大柏舍地电台2011—2019年地电阻率观测数据和降雨量资料,分析降雨对地电阻率观测的影响,利用影响系数理论,对结果进行分析探讨。结果表明,由于大柏舍地电台表层介质影响系数较小且为负值,小幅降雨对该台地电阻率短期影响不明显,仅自然电位差受到干扰;大范围强降雨时,地电阻率和自然电位差均受到影响;因ZD8B仪地电阻率观测系统架空线路漏电,导致EW向分量呈阶降变化,且比用于背景场观测的ZD8M仪变化幅度大。     

兴济地电阻率观测精度提高实验

通过增大测量极距和提高供电电流2种实验途径,探讨提高兴济地电台地电阻率观测精度,结果表明,提高供电电流能明显提高兴济地震台地电阻率观测精度,且与供电电流提高倍率相当,而增大测量极距效果甚微。其原因是,提高供电电流是在干扰幅值不变情况下增大人工供电电位差,而增大测量极距使人工供电电位差和干扰幅值同比例增大,二者相抵,对观测精度作用不明显。     

井-地三维电阻率成像技术

主要介绍了在钻孔中放置供电电源、在地面进行测量的井—地三维电阻率成像数值模拟方法,将其空间分辨率与地面常规电法勘探进行了对比.详细研究了方法的仪器特性及其数据采集过程中的测网布置、装置形式、记录点、采样密度及供电点的深度位置等相关内容,并从中得总结得到了若干结论.     

非均匀套管井中的过套管电阻率测井响应

套管井壁的电势分布包含了金属套管和地层模型的信息,套管电阻率的变化对过套管电阻率测井有重要影响,本文考虑了套管电阻率的变化对传输线方程系数的影响,给出了非均匀套管壁电势分布的计算方法．利用套管井壁电势分布实现了非均匀套管测井响应的计算,考察了套管电阻率变化对过套管电阻率测井响应的影响,模拟结果表明,套管的变薄或变厚对测井响应均有一定影响,当套管电阻突然变小（套管变厚）或突然变大（套管变薄）时过套管电阻率测井异常发生在套管电阻突变界面附近．模拟结果还显示电极距对测井结果有明显影响．     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS FOR CAVITY RESEARCH WITH GEOELECTRICAL RESISTIVITY METHODS*

The exact localization of subterranean cavities and the determination of their dimensions is very important for the planning of geotechnical and mining activities. It is a complicated geophysical task often at the limit of detection. Nevertheless geophysical investigation is the only alternative to a dense and expensive grid of boreholes. This report tests the usefulness of geoelectrical resistivity methods for cavity detection under some new aspects. The basis for evaluation was a theoretical analysis of different conventional and focussing measuring arrays and of special arrays for a geoelectrical research between two boreholes. The limit of detectability of a cylindrical cavity of defined cross-section and depth was calculated for the different measuring arrays on the basis of computation of the apparent resistivity ρa. Furthermore, the influence of possible errors (current supply of the electrodes and the distance between the electrodes) is discussed for focussed systems. The second part of the article is directed at the behaviour of the apparent resistivity ρa, the disturbing potential δV_d caused by the cavity and the normal potential δV₀ of the measuring array all in relation to a homogeneous earth. Some new results are presented. In the last part of the article theoretical results are compared with some field measurements.     

套管非匀质性对过套管电阻率测井影响的数值模拟与分析

套管非匀质性对于过套管电阻率测井响应会产生显著影响.首次采用数值模式匹配法模拟过套管电阻率测井响应,在此基础上分析了各种套管局部变化对于测井响应的影响.模拟结果表明,套管异常区域及其附近的测井响应出现异常变化,异常变化程度与套管参数局部变化程度呈现正相关性;通过模拟不同类型电极系还发现,双注入电极系对套管非匀质性具有很好的补偿作用.文中首次模拟了井温梯度对过套管电阻率测井响应的影响.计算结果表明,该数值方法能够很好地解决包含套管非匀质性因素的过套管电阻率测井数值模拟问题.