基于二维小波分解的MT二维反演方法

对于大地电磁反演,期望得到快速稳定的反演结果并且能够反映清晰的、未发生畸变的地质界面.为了解决这一问题,提出了基于二维小波分解的MT二维反演技术,对小波分解得到的背景场采用光滑反演,细节部分采用聚焦反演.通过模型试验,证明了该方法的有效性,同时对某区的实际资料进行了处理,表明了该方法的适用性和效果.     

CSAMT一维自动迭代和人机联作方式交替反演进行拟二维反演解释

为提高野外CSAMT测深数据的反演解释效率,基于一雏全区反演,提出了CSAMT一维自动迭代与人机联作方式交替反演进行拟二维反演解释的思路。该方法在自动迭代反演中,将BOSTICK反演结果作为自动迭代反演的初始模型。这里详细介绍了该方法的反演流程,并将该方法应用于实际资料的反演,反演结果与钻探资料基本吻合,证实了该方法是有效的。     

RRI方法在EH-4数据解释中的应用

RRI(Rapid Relaxation inversion)方法是一种新的MT(Magnetotelluric)反演方法.文章介绍了RRI方法的基本理论,并应用该方法对不同的反演模式和不同的初始模型所得的反演结果分别进行对比,结果表明,二维RRI方法具有快速、稳定,反演效果好等特点.并应用二维RRI方法对内蒙古某矿山EH-4实测数据进行反演,结果表明该方法快速、实用,反演结果符合地质规律,便于地质解释.     

大地电磁三维正、反演多核并行计算的设计与实现

首先以频点为并行粒度,完成了MT三维正演并行计算,然后将该算法引入共轭梯度法MT三维反演过程中的正演求数据的残差、反演方程右端项的求取、共轭梯度求解模型增量这三个计算环节中,使得MT三维反演中的主要计算量实现并行化。对编制的MT三维正、反演并行计算程序,在多核工作站上通过理论地电模型进行了正演试算和反演验证,并在串行和并行两种计算方式下进行了计算效率对比。     

对多段线MT二维反演方法的一种改进

对于多段线剖面的MT二维反演,通常采用各测线段剖面单独反演的方法,或者采用对多段线剖面"截弯取直"式反演的方法,前者分段式反演由于"边界效应"的存在往往造成反演结果拼接不上,后者"截弯取直"式反演结果不能反映测线剖面的真实长度,影响解释工作。提出一种多段线MT二维反演的改进方法,先选定一测线段剖面(通常是最长的一段)方位作为MT二维反演测线的固定方位,计算与之相邻的测线段上各测点到临近拐点的距离Li,然后将需要旋转的测点坐标进行等距离Li旋转,使测点归一到原先固定测线的方位上,逐级类推,最后对新形成的一段线剖面数据进行二维反演。应用这种改进方法,通过对设计模型不同极化模式下的正反演对比分析和实测数据的反演结果验证,认为该方法有效解决了多段线MT二维反演拼接部位边界效应的影响,并且最大程度上反映了测线剖面的真实长度,提高了反演结果的可靠性,有利于后期的综合解释。     

大地电磁数据三维反演技术在隐伏断裂勘察中的应用:以郯庐断裂宿迁段为例

应用音频大地电磁测深法(AMT)对郯庐断裂宿迁段隐伏断裂进行勘察研究,共布设3条AMT剖面,获得61个测深点,并对所获得的AMT数据进行电性主轴分析和维性分析,采用二维反演和三维反演算法,得到了可靠的地电模型。通过基于阻抗张量Groom-Bailey分解方法的电性主轴分析得到,从浅部到深部,电性主轴方向较为一致,约N60°E,这与浅层地质填图资料略有不同(浅表地质资料显示断裂走向约N20°E),这一角度推断为郯庐断裂主断裂或者其分支在地下的走向。应用基于相位张量分解的维性分析,得到郯庐断裂宿迁段在部分深度范围内表现出一定的三维特征,因此单纯采用传统的二维反演方法不能够准确反映地下构造信息,需要同时采用二维反演方法与更先进的三维反演方法对其进行建模来研究隐伏断裂带的产状信息。通过二维反演和三维反演结果对比看出,三维反演能全面反映断裂带的倾向、走向、延伸深度等信息,反演模型更为可靠。最后把三维反演模型垂直切片和水平切片分别与放射性元素探测剖面测得的氡元素异常曲线对比,也得到很好的对应。综上所述,大地电磁数据维性分析和电性主轴分析在隐伏断裂勘查中是非常必要的,对于复杂异常体,三维反演比二维反演能更加全面可靠地反映构造信息。     

点源二维地电模型反演方法的研究

为了提高电法勘探数据解释的能力,寻找较好的二维反演方法,本文在研究改进的阻尼最小二乘法在二维反演中应用的同时,成功地引进和发展了Box-Kanemasu反演法。在微机上实现了电法勘探数据的二维反演解释。理论和实际地电模型的二维反演算例表明,该方法的理论是正确的,方法是切实可行的。     

地球物理反演中的差分进化算法

为避免传统线性反演过程中极度依赖初始模型的选取、易陷入局部最优解的问题,在综合研究现有地球物理非线性反演方法的基础上,引入了非线性领域群体智能算法—差分进化算法,并以电测深方法为例,建立起了差分进化算法的非线性反演模型,通过对所建模型试算及实测数据验证,证实该方法具有反演速度快、精度高等优点,并可推广应用于二维或三维电测深反演理论之中。最后将该算法在内蒙古某多金属矿勘查中进行了实际推广,取得了较好的效果。     

精细反演计算在镇江五洲山磁异常再解释中的应用

江苏镇江五洲山地区存在多个磁异常,通过对该地区地质背景、地磁场特征的分析研究,结合数据处理技术对DC-19异常开展了二维小波多尺度分解、三维物性反演以及2.5维剖面反演等精细处理计算。结果表明,矿孔的深部、旁侧还存在较大规模的磁铁矿体,认为该地区具有较好的寻找矽卡岩型磁铁矿的前景。说明利用计算技术,通过精细反演可进一步深化对以往异常的认识,达到重新评价异常的目的。     

高密度电阻率法的2.5维反演

讨论了电阻率法2.5维正演和反演的算法,并在此基础上编制了高密度电阻率法2.5维反演程序,该程序可用于8种常用电极装置观测结果的反演.对理论和实测数据的反演结果表明,采用的算法正确,程序运行稳定,反演效果很好.     

Geostatistical integration using 2-D electrical resistivity and 3-D gravity methods for detecting cavities in a karst area

Two-dimensional (2-D) electrical resistivity and three-dimensional (3-D) gravity explorations were undertaken to estimate the 3-D distribution of karst cavities at the area of Yongweol-ri in Korea where ground subsidence has occurred. Although the gravity method is a low-cost way of analyzing a 3-D continuous structure, its vertical resolving power is poor. In contrast, the electrical resistivity method can provide a 2-D and/or 3-D subsurface structure with a much higher lateral and vertical resolution than the gravity method. Accordingly, geostatistical methods and density information were used to enhance the 2-D resistivity structure revealed by the electrical resistivity method into a 3-D structure. The assumptions are, first, that each data set senses the same underlying geological structure in terms of different material properties and, secondly, that two different material properties are correlated locally or globally throughout the entire target area. As a result, the distribution of limestone cavities can be estimated under the assumption that they are mostly filled with groundwater and clayey soils and have abnormally low levels of resistivity and density. The estimated distribution corresponds with the grouting, borehole imaging and monitoring data. In this example, it can be seen that the integration analysis of 2-D electrical resistivity and 3-D gravity methods is a very powerful tool for 3-D subsurface imaging and that the method can provide enhanced imaging capabilities for 3-D cavities.     

GIS-Based Probabilistic Mapping of Landslide Hazard Using a Three-Dimensional Deterministic Model

Based on a new Geographic Information Systems (GIS) grid-basedthree-dimensional (3-D) deterministic model and taking the slopeunit as the mapping unit, this study maps landslide hazard usingthe 3-D safety factor index and failure probability. Assuming theinitial slip to be the lower part of an ellipsoid, the 3-D critical slipsurface in the 3-D slope stability analysis is located by minimizingthe 3-D safety factor using the Monte Carlo random simulation.The failure probability of the landslide is calculated using anapproximate method in which the distributions of c, andthe 3-D safety factor are assumed to be in normal distribution.The method has been applied to a case study on three-dimensionallyand probabilistically mapping landslide hazard.     

成组加密法宽方位三维观测系统设计方法及应用

三维地震勘探是一种面积勘探方法,观测系统形式很多,常用的线束型三维观测系统,由于其排列片狭片,存在方位角分布不均匀的弊端。为了改善面元的方位角分布特性,笔者于９９年８月提出了一种新型三维观测系统设计法,又称之为成组加密法宽方位三维观测系统设计方法。文中系统叙述了该方法的设计原理,并对共主要设计参数进行了理论分析。该设计方法在徐州张双楼煤矿三维地震勘探中首次投入使用,取得了很好的技术效果和显著的经济     

重磁异常的人机联作校正－迭代反演

本文提出了三度体重磁异常的人机联作校正－迭代反演方法。该方法用二度半组合多边形棱柱体来逼近三度体，从而把三度体重磁异常反演问题转化为二度半体的反演问题；为了消除组合体迭加场的影响，该方法采用了一种校正－迭代技术。理论模型反演计算表明，该方法实际可行。     

重磁异常的人机联作校正－迭代反演

本文提出了三度体重磁异常的人机联作校正－迭代反演方法。该方法用二度半组合多边形棱柱体来逼近三度体，从而把三度体重磁异常反演问题转化为二度半体的反演问题；为了消除组合体迭加场的影响，该方法采用了一种校正－迭代技术。理论模型反演计算表明，该方法实际可行。     

压缩三维走时表提高克希霍夫偏移计算效率

地震波走时是克希霍夫叠前深度偏移的重要参数。三维克希霍夫偏移成像由于需频繁读取大数据量的走时表文件,所以计算效率不高。这里提出一种通过压缩三维射线追踪走时表,来提高克希霍夫偏移计算效率的方法：首先规划一个具有规则网格控制点并覆盖所有走时表点集的最小长方体区域,然后以三维三次B样条函数为插值基函数进行最小二乘法曲面体拟合,求出规则网格控制点的数值并以数组形式存储入内存,采用稀疏化存储进一步节省了内存空间。在偏移成像时,再由这些规则网格控制点的数值,使用线性插值公式解编出走时表。实际资料算例验证了该走时表压缩方法不仅近似精度高,计算稳定度高,计算效率高,而且由于省去了频繁进行大数据量走时表文件的读写操作,所以克希霍夫偏移的计算效率提高了二倍以上。     

结构面剪切强度参数三维分形估算

现有结构面剪切强度参数经验估算公式多建立在结构面形态二维描述基础上,对结构面形态的三维特征考虑不够。作者自行研制了结构面形态三维量测设备,对结构面表面形态进行三维量测,将量测结果与分形理论相结合,采用分形维数表征结构面三维形态特征。在对大量硬性结构面剪切试验结果及表面形态描述结果进行统计分析的基础上,提出将JRC-JCS估算公式中的JRC用分形维数的表达式替换,进而建立了基于结构面表面形态三维分形表述的剪切强度估算公式:τ=σntg[(6.12D-13.53)lg ((JCS)/σ_n)+φb]。实际应用结果表明,改进后的估算方法能得到令人满意的结构面剪切强度参数。     

电阻率三维反演稳定性和可靠性研究

电阻率三维反演参数太多,将导致反演不稳定性和高度非唯一性等诸多方面的问题。比较传统的最小二乘反演方法,利用共轭梯度的电阻率三维最小构造反演显示了更好的效果。讨论了初始模型选择及数据误差对三维反演结果的影响,说明了反演方法的稳定性和可靠性。      

三维电阻率正演计算中的Lanczos迭代算法

在三维电阻率的正反演计算中,快速、准确的正演计算是反演的关键。而正演计算往往涉及到求解大型线性方程组Ax=b的问题,通过Lanczos迭代构造出对称三对角阵方程组,并采用正交分解法进行求解,与传统算法相比,此算法占用内存少、收敛速度快、且稳定;针对大型稀疏矩阵的特点,采用简单地记录矩阵的非零元素值及其所在行、列值的方法,来存储大型稀疏矩阵,可大大节省机器内存,提高运算速度。通过理论分析和点电源三维地电场计算实例,阐述该法是地电三维正演计算的有效方法。     

Three-dimensional RITSS large displacement finite element method for penetration of foundations into soil

The Remeshing and Interpolation Technique with Small Strain (RITSS) approach has been developed to deal with 3-D geotechnical problems in this paper. Unstructured 20-node hexahedral element is found to work well for predicting collapse loads accurately for 3-D undrained geotechnical problems involving material incompressibility. Remeshing is automatically accomplished by ANSYS program. With remeshing and interpolation, small fluctuations appear in the load–deformation results. In order to minimize these fluctuations, different increment sizes and remeshing frequencies are explored. Meanwhile, various 3-D interpolation methods are compared, and the unique element division method is found to work best. The results of two numerical applications are presented for a 3-D strip footing penetrating deeply into uniform clay and a square foundation into normally consolidated clay. The computed bearing capacity responses are compared with other numerical or conventional results. The results show that the present method is accurate and efficient for 3-D large displacement foundation penetration problems.