高密度电阻率法成像

介绍在地质大学电法科研组“高密度电阻率法正、反演软件”的基础上,研制高密度电阻率法2.5维电阻率成像系统;讨论不平地形条件下高密度电阻率法2.5维电阻率成像的算法和软件,可用于九种常用电极装置观测结果的电阻率成像。对理论和实测数据的成像结果表明,该成像系统程序运行稳定,成像效果很好。     

高密度电阻率法在地面塌陷调查中的应用

浙中的武义、永康、东阳等县市是浙江省最主要的萤石产区.由于疏于管理等原因，造成采坑和已经闭坑的矿山频繁地出现地面塌陷等地质灾害，已成为当地最严重和潜在的地质灾害.本文介绍高密度电阻率法在武义县荷叶塘矿区采空区探测中的方法和应用效果，建议在本区开展采空区勘察中将高密度电阻率法作为必需手段推广使用，并指出以α和α2为首选装置，A\|M等其他装置可根据需要备选或配合使用，以提高探测精度.     

高密度电阻率法在隐伏断层探测中的应用

以实例说明高密度电阻率法在隐伏断层探测中的成功应用；讨论了用高密度电阻率法反演结果的地质解译方法；提出用高密度电阻率法探测隐伏断层的野外工作设想，对“十五”重大项目——城市活断层探测极具参考意义。     

高密度电阻率法在水库堤坝隐患探测中的应用效果分析

介绍了高密度电阻率法的原理、野外采集数据的方法以及资料解释等基本理论。通过对某水库大坝探测成果的分析，说明了高密度电阻率法在堤坝隐患探测中的可行性和有效性；提出用高密度电阻率法探测构造地裂缝的设想。     

高密度电阻率法在海底金矿含水构造探测中的应用

海底金矿上覆岩层中含水直接对矿床的开采构成威胁,选择山东三山岛金矿新立矿区海底-135 m水平沿脉巷道,采用地球物理高密度电阻率法对该巷道635 m测线以下200 m深度范围内岩体中的含水构造进行了坑道探测,利用三种装置（温纳装置（Wenner）、偶极装置（Dipole-Dipole）、Schlumberger装置）进行实施,相互验证,取得了很好的探测结果.温纳、偶极和Schlumberger三种装置的视电阻率反演结果反映在测线（-135 m沿脉巷道）以下至30 m深度为一高阻层,表明自-135~-165 m的岩体中已不含水或含少量的水;测线以下30~60 m段为低阻层,反映-165~-200 m的岩体中含基岩裂隙水;测线以下大于60 m的地段为特高阻层,反映-200 m以下岩体含水性逐渐变差.该探测结果与矿区水文地质结构调查分析结论具有很好的一致性,表明了坑道高密度电阻率法探测含水构造是可行的.     

高密度电阻率法在舟山市隧道勘察中的应用

高密度电阻率法具有效率高、信息量大、直观、工作条件宽松等特点.结合舟山市若干隧道的勘查,在工作布置、测量装置和参数选择、数据采集和处理、资料解释等方面进行分析研究,表明高密度电阻率法可以有效的查明隧址区断裂等构造破碎带的位置和产状,为隧址区的工程评价和设计施工提供科学依据;实践证明温纳-á排列更适合地形条件差的地区如隧道勘查的工作,强调野外原始数据采集的准确性和合理性,地形和流水引起的自电干扰是最主要的影响.同时,指出高密度电阻率仪目前存在的缺陷.     

高密度电阻率法的应用技术研究

高密度电阻率法是近几年来在水文、工程地质物探中应用的一种新方法，该方法能较详细地揭示地质体的分布状况。通过我们在几个工程场地应用效果来看，该方法在查找细微地质体方面较为理想，是其它方法难以相比的。     

高密度电阻率法在海堤检测中的应用

滩海油田的开发建设有大量滩海海堤等护岸工程,由于滩海油田所处的海洋环境十分复杂、恶劣,海堤不仅常年受风、浪、流等作用,还时常受到风暴潮、海冰等自然灾害的威胁。长期服役后,海堤等结构出现不同程度的工程质量和结构隐患问题。因此,有必要开展海堤结构隐患检测技术研究,为海堤的安全运行和维修加固提供科学依据。本文基于高密度电阻率法在工程勘察等方面的应用经验,从装置类型的选择等方面入手,通过模型分析和现场验证相结合的方式,开展高密度电阻率法在海堤隐患检测中的应用研究,确定了适用于油田海堤工程结构检测的高密度电阻率法观测装置及检测参数,为海堤工程结构检测提供了技术支撑。     

三维高密度电阻率E-SCAN法有限元模拟异常特征研究

工程电法勘探中,常需要探测埋深不大、规模较小、分布复杂的目标体,对探测方法的精度要求较高.由于三维高密度电阻率法数据采集密度大,可对目标体进行多方位观测,是目前工程探测中常用的方法之一.本文对三维高密度电阻率E-SCAN法的视电阻率异常特征进行研究.设计几种典型地质体模型,利用有限单元法进行正演计算,并分析其异常特征和分布规律.算例结果表明,E-SCAN法对低阻体的分辨能力强于高阻体.无需对所有电极进行扫描供电观测,即可分辨地质体电性特征及水平位置,但观测结果难以分辨地质体纵向延伸.     

高密度电阻率法在西藏日喀则地区隐伏断裂探测中的应用

以跨谢通门—青都断裂的两条高密度电阻率法探测资料为基础, 对高密度电阻率法在青藏高原日喀则地区隐伏断裂探测中的首次应用进行了详细介绍． 所获取的高密度电法剖面显示, 该断层的电阻率异常特征清晰, 其上断点埋深可达20—30 m, 较浅层人工地震探测所揭示的断层上断点埋深(50 m)更浅, 结合地层年代资料推测该断裂的最新活动时期为早—中更新世． 探测结果表明: 高密度电法剖面清晰地显示了断层在浅部松散层的延伸, 适用于日喀则地区的隐伏断层探测; 相较于浅层人工地震探测, 该方法对浅部松散层的探测具有明显优势, 一定条件下能够更好地揭示断层上断点埋深, 可与浅层人工地震探测形成互补． 需要指出的是, 在应用中需重视测区水文地质及地层发育情况对探测的影响．      

非常规电测深法在工程地质勘查中的应用

本文提出了“非常规电测深法”的概念及实际操作过程,阐述了其应用条件和效果.存在高阻屏蔽层时电法解释较为困难.针对这一情况,本文提出了高阻屏蔽层影响的校正方法,提高了电法解释的精度和效果.     

用传输线模型法计算非均匀介质中的电场响应

介绍了一种非均介质中电场响应的数值模拟方法.传输线模型法是以惠更斯原理为基础,通过建立麦克斯韦方程中电场和磁场与传输线方程中电压和电流的等效关系,按时间步进的办法来模拟电磁场响应的一种电磁场数值计算方法.从一维介质中电场传播的物理过程出发,导出了点电流源情形下地质介质中电场响应迭代方程;编程计算了非均匀介质中的电场响应,其结果表明,用这种方法对非均匀介质中的电场响应进行数值模拟是行之有效的.     

电性源地-井瞬变电磁全域视电阻率定义

地-井瞬变电磁(TEM)方法是在地表发射,探头沿钻孔(井)测量瞬变响应的一种井中物探方法.由于接收探头沿钻孔深人地下,因此能够获得更加可靠的地下目标体信息,尤其当存在低阻覆盖层、浅部矿化等地质干扰,或者勘查深部规模不大之良导矿体时,地-井TEM方法的优势更加明显.相对于磁性源系统,电性源系统发射功率大,辐射面积广,更适合地形复杂地区之深部找矿.本文的目的是研究电性源地-井TEM的近似解释方法,首先给出了层状介质电偶极子在地下的TEM响应,进而通过电偶极子叠加的方式获得了电性源条件下的TEM响应.利用感应磁场与均匀半空间电阻率的单调关系通过反函数定理进行了全域视电阻率定义.理论模型的视电阻率计算结果显示,不同深度测点的视电阻率曲线首支不同,而尾支基本一致.这说明了全域视电阻率是测点周围有限范围内介质的综合反映,所以不同深度测点的视电阻率曲线首支所反映的范围是不同的.绘制了不同时间道视电阻率剖面曲线,以期显示地下电性分布规律.计算结果表明全域视电阻率定义能够基本可靠地反映地下信息,从而为该技术在矿区深部找矿的应用提供有力支持.     

起伏地表三维电阻率法有限差分数值模拟

有限差分法是地球物理数值模拟中最常用的方法之一,为了研究起伏地表对三维电阻率法的影响问题,本文基于网格变换方法将起伏地表映射成水平地表,推导出映射后坐标系下稳定电流场基本方程.采用有限差分法对映射后的控制方程进行数值模拟,通过对三维山谷、山脊地形进行数值模拟,分析不同测量装置的地形影响,结果表明:起伏地表对稳定电流场的影响很大.     

带地形的可控源电磁法2.5维各向异性介质正演研究

目前,对于可控源电磁法各向异性介质2.5维问题,主要采用一次场、二次场分离的方法消除场源奇异性并降低截断边界对计算区域的影响.该方法数值计算精度高,但是很难适用于复杂地形条件下的数值模拟.针对复杂地形问题,基于总场的有限元方法表现出一定的优越性,然而,这种方法存在场源奇异性问题和截断边界问题.本文采用基于总场计算的方法对带地形的可控源电磁法2.5维各向异性介质进行模拟研究,推导了考虑电导率和介电常数各向异性的2.5维控制方程;引入网格加密-收缩算法降低场源奇异性的影响范围,提升数值计算效率;引入行波分解边界条件降低截断边界的影响;提出任意采样反傅里叶变换方法,快速、高精度地计算出空间域电磁场分量.理论模型数值算例中：首先,验证了本文算法的有效性;其次,对任意各向异性倾角产生的可控源电磁响应规律进行研究;最后,采用山丘模型对各向异性介质电磁场的响应规律进行了模拟和分析.

     

用格子玻尔兹曼方法模拟非均匀介质中的电场响应

介绍了用格子玻尔兹曼方法模拟非均匀介质中的电场响应的数值模拟方法. 格子玻尔兹曼方法是从微观领域出发进行数值计算的一种全新的正演模拟方法;从玻尔兹曼碰撞模型出发,利用泰勒展开和Chapman Enskog展开,在基本力学守恒条件和约束条件的限制下,导出了电场响应的扩散方程,得到了局部平衡分布函数的表达式,给出了若干正演模拟的结果;其结果表明,利用这种方法进行非均匀介质中的电场响应正演模拟具有灵活、方便和简单等优点.     

耦合有限单元法扩边的直流电阻率勘探无单元Galerkin法正演

本文分析了目前直流电阻率正演模拟中的无单元Galerkin法（EFGM）和有限单元法（FEM）的优缺点,针对采用第一类边界条件需要足够大的计算域时EFGM计算成本高的问题,在计算域外围区域采用FEM扩边,提出了直流电阻率的无单元Galerkin-有限单元耦合法（EFG-FE）.采用具有Kronecker delta函数性质的径向基点插值法（RPIM）构造EFGM形函数,在外围区域将EFGM与FEM直接耦合,无需其他处理手段,消除了传统EFGM与FEM耦合中存在的界面耦合困难.EFG-FE将模型计算域分割为EFGM区域和FEM区域,模型核心区域采用EFGM计算,发挥EFGM灵活性、适应性强和高精度的优点,使得模型建立简单方便,对任意复杂地电模型适应性强,同时获得高精度模拟结果.在模型计算域外围采用快速扩展的FEM单元网格进行剖分,利用其数值稳定性和高效性,使用少量FEM节点和单元网格将计算域大范围扩大满足第一类边界条件,同时不大幅增加计算成本,进而提高计算效率.最后,通过不同正演方法的模型算例的模拟结果对比,验证了本文提出的EFG-FE有效可行,其模拟结果具有很高的模拟精度,且相比于采用第三类边界条件的EFGM提高了计算效率,具有更好的模拟性能.

     

同时考虑退磁和剩磁的有限体积法正演模拟

为分析同时考虑退磁和剩磁对磁测数据解释的影响,探讨了利用有限体积法求静磁场数值解的方法.从静磁场中的麦克斯韦方程出发,导出了有限体积法控制方程的离散表达式,对边界条件近似处理后求解方程组得到磁异常.通过与退磁改正计算结果对比,验证了方法的正确性,并分析得到忽略剩磁的相对误差与科尼斯布格比（Q）相关;利用有限体积法计算长方体模型在无地磁场情况下的磁异常和内部磁化强度,从数值模拟上说明剩磁也需要进行退磁改正,并表明退磁作用对剩磁的影响不仅与磁化率相关,而且与剩磁的方向和磁性体的形态相关;组合模型的计算结果对比表明,退磁作用对剩磁的影响还会因为临近强磁性体的作用发生改变.在青海灶火河西工区的应用说明,开展同时考虑退磁和剩磁的解释方法对准确识别强磁性岩体具有实用价值.

     

三原井水位固体潮加卸载响应比的地震异常

讨论了三原井水位在泾阳4．8级地震前的变化特征，重点是泾阳地震前水位对固体潮响应的变化，即固体潮加卸载响应率与加卸载响应比的变化，对水位观测资料的计算分析表明，震前加卸载响应率及响应比有“平稳－升高－恢复”的特征，说明水位固体潮加卸载响应比方法有可能捕捉5级左右近震的前兆信息。     

用震级和距离参数修正土层反应的等效线性化方法

传统等效线性化波动法主要的缺陷之一,是当基岩输入地震动较强时,高频段算得的频响放大倍率比实际场地的实测结果明显偏低.该缺陷可能导致低估重大工程的设计地震动参数的严重后果,因而是亟待解决的重要问题.本文认为,现行基于土的剪切模量和阻尼比的频率相关性修正等效剪应变的做法有其合理性,但不便应用并可能具有较大的不确定性;由于震级可以影响地震动的频谱特征,通过震级调整等效剪应变的做法也可视为按照频率调整等效剪应变.由于距离与震级一样也可以影响地震动的频谱特征,本文提出通过震级M和距离R参数修正等效线性化的方法EQLM(M,R),并用算例说明,等效线性化方法的上述缺陷可以通过本文提出的EQLM(M,R)方法得到一定程度的改善.