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。     

直流电阻率测深中二维与三维反演结果的对比与分析

直流电阻率测深中,用二维反演程序对三维地质体进行了反演,并与三维反演结果进行对比和分析。首先,对比二维和三维最小二乘反演在正演模拟算法和先验信息的确定方法;然后,对若干比较典型的模型进行反演实例对比。由于二维程序反演仅考虑单个剖面的电阻率信息,无论是在异常位置、形态及电阻率特性上,其反演精度都比较低;三维电阻率反演综合了多个测深剖面的电阻率信息,其结果与实际模型吻合得非常好。     

三维地质体对AMT二维反演的影响研究

为探究三维地质体对二维反演结果地影响以及二维反演中极化模式的选择问题,设计了一系列二维、三维地电模型进行正演计算,并对正演结果进行二维反演计算。研究结果表明:相位受到三维畸变的影响较小,视电阻率较大;当三维异常体模型走向延伸较小时,TE模式的反演结果误差较大,TM模式的反演结果相对较好,但是反演得到了虚假的下覆构造,TE+TM联合反演结合了TE和TM模式反演的优点,可以较好地反映异常体的赋存位置及电阻率值;当三维异常体模型走向延伸长度增大时,三维数据的二维反演结果是可靠的,用TM和TE+TM模式反演都比较合理。     

隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究

含导水构造和岩溶裂隙水的探查是亟需研究和解决的关键问题。直流电阻率法以其对低阻体反映敏感、分辨率高等优点被引入到隧道掌子面前方含水构造的预报工作中。首先,推导出了无限全空间中球体含水构造直流电法超前探测的解析解公式,并在利用有限元数值方法进行正演分析的基础上,借助“比较法”将含隧道腔体的三维空间中超前探测视电阻率数据转换为无限全空间中的数据,并探讨了由MN电极附近电阻率不均匀所造成的干扰以及识别和去除这种干扰的方法。然后,设计了基于全空间球体含水构造超前探测解析公式的阻尼最小二乘反演方法,对隧道中多组球体含水构造模型进行了较为成功的反演。另外,探讨了其他形状的有限体积的含水构造超前探测异常规律,提出了“等效球体”的概念,亦在全空间球体含水构造超前探测解析公式的基础上设计了快速反演方法。最后,利用物理模型试验验证了有限元数值正演方法和阻尼最小二乘反演技术的可行性和有效性,为实际工程中含水构造的直流电法超前预报奠定了基础。     

时域激电单极-偶极、偶极-单极排列测深法二维地电断面成像

介绍了不对称测深法装置的测深原理;在吉林某地进行了激电测深勘探,结果显示:正向单极-偶极和反向偶极-单极采集的视电阻率、视充电率原始数据在拟断面图的分布特征,和大地电磁测深原始数据受到的静态效应类似,视电阻率、视充电率受局部地形和电磁噪声的影响,在拟断面图中呈假的带状异常。正向单极-偶极、反向偶极-单极装置获取的视电阻率、视充电率数据也可分别进行二维反演,但联合单极-偶极/偶极-单极装置测深二维反演地质结果最好,具有采集的数据量大、激电信号强 、穿透深度大、勘探精度高等优点,根据视电阻率、视充电率二维反演在地电断面成像技术,能够准确确定电性异常体的空间分布,为钻探验证电异常提供准确的地球物理依据。     

大定源瞬变电磁三分量全域视电阻率定义与三分量联合反演

多数瞬变电磁仪器可以同时采集三个分量的响应,但目前瞬变电磁的解释方法却主要以中心回线垂直分量为主。为了充分利用瞬变电磁三分量的信息,介绍一种大定源瞬变电磁三分量约束反演方法。基本思想是利用瞬变电磁三个分量的场分别求取全区视电阻率,并以此为基础建立初始模型,利用阻尼最小二乘法进行三分量反演。首先,将回线源看成是多个电偶极子产生的场的叠加,利用偶极子叠加的原理求取回线的三分量电磁响应,并推导视电阻率的全区与全期定义(即全域视电阻率定义);然后,利用烟圈理论求取视深度,并以此建立反演的初始地电模型。最后,利用阻尼最小二乘法实现三分量约束反演。利用文中视电阻率定义方法对已知模型数据进行处理,视电阻率曲线与模型的电性参数变化一致;以视电阻率结果为依据建立初始模型,利用三分量约束反演方法对层状模型数据进行反演,结果与模型吻合较好。     

基于积分方程法的大地电磁三维反演

采用积分方程法计算均匀半空间中三维异常体的大地电磁响应,然后利用阻尼最小二乘法反演得到地下三维异常体电阻率分布。在计算灵敏度矩阵时,将灵敏度矩阵分为线性项和体现反演过程非线性的偏微分项进行求解,提高了计算精度。理论模型反演结果表明,反演较准确,对初值依赖性小,且只针对异常体剖分单元进行反演,反演效率较高。     

基于电偶源的体积分方程法三维电磁反演

利用体积分方程对电偶源激发时均匀导电半空间频率域三维电磁场进行正反演计算。计算中参考Eaton等提出的方法将雅可比矩阵分为线性和非线性偏微分项求解,然后利用阻尼最小二乘技术进行最优化迭代拟合。这种反演方法具有更广的适用范围和更高的计算精度,能够准确、稳定地得到较高分辨率的地下三维异常体电阻率分布图像。     

二维视电阻率断面的快速最小二乘反演

快速最小二乘反演是以平滑限定的最小二乘方法为基础,是对二维视电阻率断面进行反演的一种方法。反演过程不需要提供初始模型,在首次迭代时使用一均匀介质地下模型作为初始模型,该模型的视电阻率偏导数值可以用解析法得到。在后面的迭代中,使用了拟牛顿法去修改每一次迭代的偏导数矩阵,避免了偏导数矩阵的直接计算,从而减少了计算时间和存储空间。同时运用牛顿矩阵校正技术解最小二乘方程组也减少了大量的计算时间。总之,该方     

井下高密度电法在矿井防治水的应用——以解决运煤通道底板下沉为例

根据高密度电阻率法的工作原理、装置形式和异常特点,利用井下高密度电法技术对西山煤电运煤通道东曲段底板下沉区域进行探测。探测采用高密度直流电法温纳装置,布置电极总数64路,电极距5m,剖面总长度320m。对采集的数据通过基于圆滑约束最小二乘法反演,获得电阻率成像断面色谱图,结合已知异常地质体的电性特征,对矿井含水层富水性进行评价。解释结果表明运煤通道东曲段底板存在一个低阻异常区,且上下连通,应作为底板水防治的重点区域。该结论已得到钻孔验证。     

CSAMT一维全频视电阻率反演

本文采用全频率视电阻率反演,使用2~(-3)~2~(13)Hz频率,并且不做近区和过渡区校正,直接用卡尼亚视电阻率作为反演参数。正演采用虚界面法计算有限长导线在水平层状介质的电磁场分量,反演采用有限内存拟牛顿法。数值模拟采用三层模型和实测数据进行反演,得到了符合地下电性变化的反演模型结果,证实了CSAMT一维全频视电阻率反演具有可实施性。     

剩余视纵向电导比定义——TEM新导出参数ΔSτrt及一维直接反演特性

视纵向电导是瞬变电磁法勘探理论的基本参数之一,在以中心回线装置应用为主的金属物探界很少应用。为改变此状况,创立了剩余视纵向电导比ΔSτrt定义及其具体计算方法。ΔSτrt是TEM方法中第一个相对参量,大量的模型计算和野外数据试算表明,其效果与视电阻率一维直接反演相当。此计算方法简单且是单解。本参量主要适用于中心回线和重叠回线的中、近带数据处理,略加修改亦适用于其他装置,乃至电偶源装置及磁参数的处理。     

一种瞬变电磁与直流电测深联合反演的接点处理方法及应用

直流电测深（DCS）与瞬变电磁测深（TEM）的视电阻率有较大的差异,在进行联合反演时,重叠观测部分通常采用二者的平均值作为联合反演数据,存在视电阻率曲线衔接产生假异常,以及未能体现不同勘探方法对同一电性体的探测所起的作用不同的问题。文章提出一种多次平均加权接点处理方法,经模型实验和实际应用证明该方法能提高联合反演精度。     

大地电磁测深相位数据的研究和应用

MT资料处理方法近年来得到了较快发展;各种二维反演、偏移成像技术也有了新的进步。在大地电磁测深资料处理中,长期以来使用视电阻率和相位作为解释参数,但是视电阻率和相位均存在一定的局限性。该文从理论上研究了相位微分的性质,通过模型说明了相位微分的算法:先将获得的相位数据求导,得到相位微分曲线,用比较法得到曲线的极值点,通过极值点对应的周期确定主要导电层的深度和电阻率。利用相位微分能在较小的周期内得到较大的勘探深度。使用该方法对一维和二维模型进行的实验是可行的,对实际资料进行的处理结果也是令人满意的, 从而说明该方法是有效的。     

利用一维正则化反演进行大地电磁测深数据拟二维反演解释

大地电磁测深的反演问题是不适定的,其反演结果不稳定,且具有非唯一性。通过在目标函数中采用正则化方法,可以使得不适定反演问题具有稳定的反演结果,并改善解的稳定性和非唯一性问题。为了提高野外大地电磁测深数据的处理效率和初步解释的精度,提出了大地电磁测深数据的一维正则化反演进行拟二维反演解释方法。这里所述的大地电磁测深一维反演解释,与以往的解释方法不同,其思路首先用Bostick反演的深度来控制层参数,使反演计算的模型参数仅存在电阻率;最后采用阻尼高斯-牛顿算法进行反演计算,并将Bostick反演结果作为反演计算的初始模型。通过模型试算,结果表明其处理速度快、解释直观,对野外大地电磁测深数据进行初步反演解释是可行的。     

用改进的佐迪反演方法进行二维电阻率图像重建

针对佐迪反演方法在二维拟断面应用中的缺陷进行了三个方面的改进：固定佐迪反演方法中用于转换电极距和深度关系的深度转换因子,可使绝大多数数字模型的反演过程稳定收敛;在调整视电阻率的公式中加入一个迭代系数,可使计算值快速趋向于观测值,减少了迭代次数;对于含有噪声的数据,加入滤波因子可以在一定程度上抑制噪声。通过数字模拟和野外实测数据对改进后的佐迪反演方法在二维电阻率反演应用中的可行性进行了验证。模拟研究包含了简单模型,也包含一些复合模型,二者均取得较理想的应用效果。     

直流激电测深二维反演的若干问题研究

目前,激电数据的二维反演主要针对高密度激电数据,而对于常规的激电测深则很少涉及.据此,针对常规激电测深二维反演所涉及到的一些技术难点进行探讨.在正演过程中,根据实测数据实现有限元网格自动剖分,并采用双网格系统,用相邻节点电导率双线性连续进行有限元模拟,并对模拟的误差进行校正.在反演过程中,利用互换原理和Broyden的方法计算偏导数矩阵;采用与奇异值分解算法精度相当的共轭梯度算法求解偏导数矩阵方程.最后通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证本计算方法是可行的.     

Fast automatic solution of the inverse resistivity problem

The paper presents a fast automatic approach to solve the inverse resistivity problem, assisted by optimization, which is a non-linear model-fitting technique. The selected inverse problems are ill-posed and the inverse solution is defined by ‘best fit’ in the sense of least-squares. Formulations are presented in a systematic manner for Newton’s method, least squares method and Marquardt’s modification (ridge regression) method based on local linearization of non-linear problem. The convergence of least-squares method and Marquardt’s method, to provide a robust solution, are first tested on a theoretical model and effectiveness of Marquardt’s method is demonstrated, and then two-field apparent resistivity curves from Banda district, India are interpreted and discussed.     

考虑激发极化效应的瞬变电磁一维Occam反演

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算,并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程,能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数,实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后,建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析,结果表明,在激发极化效果明显的低阻高极化地层中,复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明,瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果,也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。