重力位三阶梯度张量及其勘探能力初步分析

在重力位三阶梯度张量基本原理的基础上，给出均匀球体重力位零阶至三阶梯度张量的解析表达式，结合理论分析与模型实验，对比各阶梯度张量对场源参数（质量与埋深、水平位置与几何形状）的敏感性。结果表明，重力位三阶梯度张量随场源与观测点之间距离的增大衰减最快。重力曲率张量具有如下特征：对场源埋深变化具有最高的敏感性；对浅部的剩余质量探测能力最强，对深部的剩余质量探测能力最弱；对场源的水平分辨能力及几何形态的区分能力随场源埋深的增大而减小，但重力曲率张量的分辨能力最强；三阶梯度张量的独立元素个数最多，场空间分布形态的类型也最多样，在相同测点分布情况下能够捕获更多的场与场源信息，尤其是重力场的短波成分与浅部的剩余质量。     

混凝土裂缝压电主动传感识别仿真方法研究

采用有限元软件ABAQUS建立含不同裂缝工况的压电-混凝土梁机电耦合模型,通过安装在混凝土梁设定位置的压电激励器输入激励信号并实时采集反馈信号,计算应力波信号值与小波包能量值,分析信号值和能量与损伤工况间的内在关系。结果表明,在混凝土梁跨中垂直裂缝和支座处斜裂缝工况下,压电应力波的信号值随裂缝深度的增加而减小;裂缝宽度增至2~3 mm时信号值会有所减小,随后裂缝宽度增加对其影响不再明显。当在裂缝演化方向上的深度达到梁体纵向中心轴高度时,应力波接收信号衰减明显。将信号相对能量值作为损伤程度因子,有利于分析应力波在病损混凝土内部的传播与衰减机理,能有效检测混凝土裂缝损伤程度。     

深部场源变化微重力观测系统设计与模型研究

基于陆地μGal级精度的重力重复测量可以获取高精度区域重力场时变信号，实现对地壳内部介质物性变化的监测能力。提出一种基于现有地震重力监测网络，通过优化场地观测条件，联合应用高精度绝对重力、相对重力，联合水准、GNSS系统和水文等观测手段，设计一种新型的场地重力阵列式观测系统，有助于分离不同深部场源引起的微重力变化信号。该观测系统除可以提高地壳深部场源信号的信噪比外，还可以通过调整阵列间距来监控敏感区场源变化，有助于探测地壳深部地震孕育和发生阶段的场源介质物理变化过程。     

雷达测井数值模拟及电磁波传播特征分析

雷达测井是一种新型的高频电磁波测井方法，实际测井时其信号会受到钻井液、泥浆侵入及井筒结构的影响。建立了泥浆侵入环境下的裸眼井雷达测井模型，采用数值模拟的方法对泥浆侵入环境下的电磁波传播特性进行了研究，分析了井下几个关键参数对雷达接收信号的影响。研究结果表明:储层中传播的电磁波呈现出耳郭状明暗交替的波阵面特征，使得接收波形较为复杂；过大的天线收发间距会影响侵入前缘反射波成分的正确提取，泥浆层的厚度对于电磁信号的衰减有影响，泥浆矿化度对于信号的衰减和相位畸变影响很大。因此建议在实际测井时应合理地设计收发天线间距，并尽量使井下天线靠近井壁，雷达测井的有效使用应该限制在淡水泥浆钻井的储层环境中。      

空气中声波在井下地震计记录强度的特征分析

基于理论地震图，分别探讨台站埋深、S波速度以及衰减结构对井下地震计噪声强度的影响，发现当台站深度小于参考深度即S波速度与声波速度相等的深度时，声波转换波/P波振幅比随深度变化较小；而当台站深度大于参考深度时，声波转换波/P波振幅比随深度指数下降。利用2015年天津爆炸事件在井下地震计记录的波形，分析井下地震计噪声强度的变化特征，其结果与基于理论地震图的结果一致。     

预啁啾和脉冲沿锐度对光脉冲线性传输的影响

从忽略光纤非线性效应的光脉冲非线性薛定谔方程出发,在光纤正色散区,利用傅立叶变换和反傅立叶变换模拟了不同初始啁啾的二阶与四阶超高斯光脉冲波形随距离的三维演化.分析讨论了脉冲沿锐度以及脉冲预啁啾对脉冲波形演化的综合影响.结果表明:不论脉冲有无预啁啾,光脉冲波形最终都将随着传输距离的增大而展宽.但是负预啁啾将使脉冲波形在脉冲传输的初始阶段发生严重的畸变,即脉冲会分裂成尖峰结构,并且尖峰的数目和能量分布随距离而变.而当预啁啾为正或零时,脉冲前期的畸变很弱.随着脉冲沿锐度的增大,脉冲畸变会加强.此外,在脉冲的前后边缘会出现矮小的峰.整个脉冲波形都是中心对称的.     

地面核磁共振方法和高密度电阻率法联合找水

地面核磁共振方法是目前唯一能直接找水的地球物理方法，高密度电阻率法则是当前应用较广泛的找水方法，２种 方法的联合使用能为解决找水问题提供不同的地球物理依据，可以在找水功能上达到优势互补:高密度电阻率法反演得到的地层电阻率分布，为地面核磁共振方法反演时电阻率参数的设定提供了信息，使反演的结果更加准 确；地面核磁共振方法可以识别高密度电阻率法确定的低阻异常是否因含水而引起，并能定量地反演出含水层的深度、厚度、单位体积含水量等信息。同时，高密度电阻率法兼具电剖面法和电测深法的功能，其结果可以弥补地面核磁共振方法横向分辨率上的不足。２种方法的工作原理不同，对工作环境的要求也不同，其联合使用能在一定程度上解决单独使用某种方法时的工作环境限制问题。在湖北安陆某找水工作中，２种方法的组合使用取得了良好的效果，证明了这种组合模式的有效性和实用性。      

广东省公路交通网络分形空间特征研究

基于分形理论,以GIS技术为支撑,利用回转半径法测算了广东省全域及其所辖21个地级市公路交通网络半径维数D_L、分枝维数D_b和对应相关系数R²。依据广东省公路交通网络的特点,将其辖区分为四个子区域:珠三角、东部沿海、西部沿海和粤北地区,分析其半径维数和分枝维数的空间分布特征。研究表明,珠三角地区为广东省公路交通网络密度最大、结构最复杂、功能最完善、连通性最优的区域;以珠三角为中心,广东省公路交通网络分形半径维数和分枝维数随距离增大而衰减,沿海衰减程度微弱,粤北衰减程度较大。结果显示,半径维数和分枝维数结合能够更为合理系统地分析交通网络分形特征的时空差异特性。     

基于广义高斯模型的机载测深LiDAR波形拟合算法

针对传统LiDAR测深波形拟合算法受噪声干扰严重、对微弱回波信号及复杂波形拟合不准确的问题，提出一种基于广义高斯模型的波形拟合算法。首先通过计算滤波前后尾段波形的差异估计波形的噪声；然后利用广义高斯模型提取海面与海底反射信号分量，并对剩余信号进行迭代拟合；最后利用LM算法对参数进行优化，并对优化后的参数进行约束，避免冗余分量。采用南海实测数据进行验证，该算法拟合微弱回波及复杂波形能力强，不论在浅水(回波发生叠加)还是深水，其拟合精度均优于传统算法，具有良好的鲁棒性。     

乌蒙山区探采结合井位探测物探方法综合研究

乌蒙山区水资源严重缺乏,不仅影响当地人民群众生活用水,还制约了当地经济发展。结合本地区找基岩裂水的地质、地球物理前提,优选了高密度电阻率法、激电测深和视电阻率测井法3种物探方法,从定性-定量-验证三层次,提出了地球物理综合找水方法技术组合,克服了单一物探方法本身固有的局限性,多种物探方法可以相互验证;利用半衰时、衰减度等物探新技术进行综合处理与解释,可以提高找水资料利用程度,更准确地对探采结合井进行定位。根据高密度电阻率法和激电测量成果,与钻孔的实际深度进行对比,得出误差均小于5%,说明该方法组合能经济、快速、有效地确定基岩、含水性地层的埋深,可以为该区域开展类似的地下水勘查提供一定的技术支撑。      

频率域电磁法中视电阻率全区定义

视电阻率定义在电法勘探中得到广泛的应用。目前在频率域电磁法中常常采用远区视电阻率定义。由于在频率域中收发距并非足够大,以致在低频段远区定义视电阻率往往不能反映地下电阻率值。我们定义全区电阻率及引入校正系数K,经二层三层模型及野外实测资料的计算,证明了方法的有效性。     

钻孔体应变高采样率观测实验

分析TJ-2型钻孔应变仪记录与测震仪记录的结果表明:该应变仪对于100 Hz的采样率有良好的频率响应,能够记录完整的地震波;从近震到极远震,其频响范围与测震仪基本一致,且频响的变化一致性很好,在一定的约束条件下,应变地震波与地震波在时域与频率域能够高度吻合;但该应变仪记录的S波较弱。     

Electromagnetic fields from a horizontal electrical dipole buried in ocean

Marine controlled source electromagnetic signal could be used in mineral resource exploration,reservoir appraisal and communicative technique in ocean. It’s necessary to study the electromagnetic generated by MCSEM. The propagation of the electromagnetic fields from a controlled source in the marine environment was studied with virtual interface method combined with discrete complex image method. Transmitter of finite length current source is approximated by dipole (HED) . A three-layered model is accepted,with sea water as intermediate conductive layer under air and a relatively high resistive seabed as basement,possibly containing a hydrogen layer of higher resistivity. The electromagnetic fields in whole space thus computed show that: (1) the spatial distribution of field component depends on its type; (2) inline Ex component is more sensitive to reservoir layer than that in broadside; (3) The airwave affects marine electromagnetic (MEM) exploration when sea water is relatively shallow; in the case of deep water MEM exploration,the airwave influence could be neglected; and (4) an appropriate frequency should be selected in order to balance the signal strength and electromagnetic induction effect.     

玉树7.1级地震前后电磁辐射小波变换分析

基于电磁辐射数据的小波变换理论,对青海玉树7.1级地震前后四川都江堰、剑阁、江油及郑州二砂电磁波台站的观测数据进行了小波分析,研究发现玉树地震前有异常信息存在,表现为：地震前电磁辐射异常信号低频部分出现的时间较早;距震中较近的台站,异常信息出现的频率段较高;距震中稍远的台站,异常信息的频率段较低;震中距越大,异常出现的时间越晚。     

Application of transient electromagnetic method in tunnel exploration

Along with the economic development,large tunnels need to be constructed in many high mountains or complex structure regions,and the design and construction of detailed tunnel exploration become particularly important.Transient electromagnetic method (TEM) uses a non-grounded loop or an electrode to send a primary electromagnetic pulse into the ground,and observes spatial and temporal distribution of secondary electromagnetic field,which is widely applied in mineral resource exploration,engineering geology,etc.The application of TEM in the tunnel construction of Kaiyuan Temple is researched in this study.The smoke loop inversion is adopted for inverting the transient electromagnetic data.The drilling data and high density resistivity method data are combined for comparison.The obtained inversion result greatly coincides with the actual conditions.Therefore,the geophysical prospecting basis can be provided for the division of stratum,delineation of geologi-cal structure,and design and construction of tunnel pavement.By virtue of TEM,drilling data and high density resistivity method,the tunnel construction of Kaiyuan Temple has obtained satisfactory results.     

瞬态瑞雷面波和高密度电法在岩土工程勘察中的应用

介质有较明显波阻抗差和介质存在电阻率差异分别是应用瞬态瑞雷面波法和高密度电法的地球物理前提。在济南国际机场项目中应用了这两种方法,质检证明,工作质量满足规范要求。按其资料解释结果,工作区内地层横向变化不大,上部15m大致可分为8层。这与用其他手段的探测资料相吻合。     

Joint inversion of magnetotelluric and fullwaveform seismic data based on alternating cross-gradient structural constraints

Magnetotelluric(MT)inversion and seismic inversion are important methods for the interpretation of subsurface exploration data,but separate inversion of MT and seismic produces ambiguous and non-unique results due to various factors.In order to achieve accurate results,the authors propose a joint inversion method of two-dimensional MT and seismic data in the frequency domain.The finite element method is used for numerical simulation of electromagnetic data in the forward modelling,and the Gauss-Newton method is used for the inversion.The 9-point-finite-difference method is used to solve the seismic wave field in the acoustic wave equation,and the inverse problem of seismic data is solved by full waveform inversion with a conjugate gradient,a simple and fast method.Cross gradient functions are used to provide constraint structure between resistivity and velocity parameters to carry out the joint inversion.The joint inversion algorithm is tested by double-rectangular model synthesis data,and the accuracy of the algorithm is verified.The results show that the joint inversion results are better than those from separate inversion.The algorithm is applied to a geophysical model of a metalliferous deposit in Jinchuan and is compared with the separate inversion results.It shows that the results obtained with joint inversion are much closer to the real model.     

在阶跃圆电流激发下球形地质体的瞬变电磁响应

对被均匀导电介质包围的球形地质体的瞬变电磁响应作了解析研究。激发场源为通有阶跃电流的圆形回路，在轴对称条件下，建立起关于德拜位的偏微分方程，直接在时间域用分离变量法求解，得出了解析解。给出了几种特殊情形下的解式，还得出了在导电球体被弱导电介质包围条件下的近似解式。     

基于包络检波和STFT谱分析的探地雷达土壤分层信息识别

土壤分层信息,特别是表土层结构,对土地生产力具有重要影响,是评价土壤质量的一个重要指标。为了快速、准确地获取土壤分层信息,本文利用探地雷达对分层土壤进行了回波信号采集,并分别在时域和频域分析土壤层位置和层厚信息。首先在信号预处理的基础上,借助包络检波方法确定在土壤分层界面在时域上的位置;然后获取电磁波速度,得到土壤分层厚度。考虑到土壤介电常数与电磁波在土壤中传播速度的相关性,采用短时傅里叶变换方法（Short-time Fourier Transform,STFT）获取各土壤层时频域特征值,并利用回归分析建立特征值与介电常数之间的数学关系,实现对各土壤层的介电常数估算,从而计算出电磁波传播速度,进而确定土壤各层厚度。为验证算法的有效性,分别对理想模拟实验环境和农田环境进行了探地雷达实验,结果表明利用包络检波对探地雷达回波信息进行分析,土壤层检出率达到94.5%,借助STFT谱分析进行探地雷达回波速度估计,对于70 cm深度以上土层厚度计算误差大都保持在10%以下,但随着土壤深度的增加,误差变大。总体来说,本方法能有效识别浅层土壤的分层信息,可应用于实际生产中耕层厚度的估测。     

利用近震源区强震记录识别鲁甸6.5级地震后叠加的余震事件

由于地震波的持续时间随震中距的增大而变长,所以主震后发生的余震事件有时因地震叠加而难以识别甚至被完全淹没,造成地震编目中的地震事件遗漏。以2014年鲁甸6.5级地震为例,通过对比不同震中距上不同仪器记录到的地震波,认为近震源区的强震记录对于识别叠加的强余震具有特别的优势。在此基础上,从震源区强震记录数据中识别并检测出主震后被淹没的两次强余震事件,震级分别为M4.6、M3.6。