瞬变电磁法小发射回线探测装置及其应用

瞬变电磁法的探测深度主要与观测时间有关。发射回线的尺寸主要是使信号具有一定的强度,以满足接收机灵敏度和信噪比的要求。当对小发射回线装置供以大电流时,同样可以得到和大发射回线相当的信号强度。大发射回线施工中的边缘效应是目前影响探测精度的原因之一,小发射回线装置避免了这个缺陷。云南、湖南和邢台等地的实际探测结果表明,小发射回线装置最大探测深度达800 m,资料解释结果与工程中的揭露、钻孔资料及地质资料一致。     

定源回线瞬变电磁x分量视电阻率计算方法

为获得定源回线瞬变电磁x分量的视电阻率,将定源回线等效为多个垂直磁偶极子,从而计算得到定源回线x分量瞬变响应结果.通过均匀半空间的瞬变响应值来拟合实测瞬变响应每一时间道的值,将均匀半空间的电阻率值定义为该时间道的视电阻率值.计算结果表明该方法有效,计算精度能够满足要求,可为定源回线瞬变电磁法多个分量综合解释提供必要的基础.     

不同装置瞬变电磁含水异常特征分析

利用不同埋藏深度和倾向的板状体模拟含水裂隙和采空区,通过简单的理论计算,给出了瞬变电磁法的定源回线中心测量和重叠回线装置对该含水地质体的二次场响应特征。理论分析与实测数据表明,定源回线中心测量和重叠回线装置的含水地质体的视电阻率异常特征较大差异,对于含水采空区,前者表现为低视电阻率,后者则显示为高视电阻率;对于含水断层裂隙,二种装置的视电阻率拟断面图均表现为视电阻率等值线的近似直立。另外对于瞬变电磁二次场,定源回线中心测量装置会在含水地质体最浅部的地面投影点附近存在一个过零点,过零点两侧二次场的极值大小决定了含水地质体的赋存形态;重叠回线装置会在含水地质体最浅部的地面投影点附近存在一个极小值,极小值两侧二次场的极大值大小可确定含水断层裂隙的倾向。     

瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线设计实验

针对浅层或矿井瞬变电磁法探测中发射系统电源电压有限使发射磁矩受限,而发射回线的寄生电感导致电流关断时间过长的问题,设计了瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线,通过线圈的并联来增大发射磁矩,再通过外加电阻等方式减小关断时间。从理论上对常规发射线圈与并联式发射线圈建立了等效电路模型进行分析,并对并联式发射线圈与常规发射线圈进行了实验对比测试。结果表明：并联式发射线圈能有效增大发射磁矩,进而减小关断时间。本设计对减少浅层或矿井瞬变电磁法勘探盲区、加大勘探深度具有指导意义。     

矿井瞬变电磁法超前探测研究

本文通过实例介绍了矿井瞬变电磁法超前探测的基本原理及井下施工技术。实际应用表明,该方法对解决巷道掘进迎头方向的水害隐患及确保巷道安全是一种快捷、有效的勘查手段,可以为煤矿地质保障系统提供重要的技术依据。     

矿井瞬变电磁法多匝小回线装置电感效应的理论研究

由于线圈的自感耦合作用,使瞬变电磁早期时间道信号严重失真。为研究瞬变电磁早期信号的特性,讨论多匝线圈与单匝线圈的自感系数的关系,得出线圈自感信号振幅的理论表达式,并推导出单匝和多匝回线的电感公式。分析瞬变电磁发射回线等效回路的暂态过程及感应电动势的产生和衰减规律。影响早期信号的因素为线圈自感信号,它的衰减不仅与时间有关,而且与等效回路的材料有关。该项研究对进一步研究瞬变电磁早期场的附加效应打下了基础,同时为提取早期数据的研究提供参考。     

瞬变电磁法回线源形态对一次场畸变特征研究

近年来,地面瞬变电磁法在矿产资源、水文地质勘查等领域均取得了良好的勘探效果,而当地表条件较差时,探测结果的可靠性明显降低。究其原因,矩形回线源的布设随地形起伏致使形态变化是重要影响因素之一。根据毕奥—萨法尔定律,对通电矩形回线在空间任意点所产生磁场进行计算。通过对比、分析水平矩形回线源和起伏矩形回线源一次场地下介质不同深度三分量的分布特征,总结得出起伏回线源一次场的畸变与源的形态有明显的相关性,其特征表现为浅部畸变程度严重,随着深度的增加畸变程度明显减弱,以上研究为瞬变电磁法探测中地形影响的认识和校正工作提供了理论指导。     

浅海底瞬变电磁探测技术研究新进展

瞬变电磁法应用于浅海底进行资源勘探或工程地质勘查时,需要将仪器系统和观测装置置于海底,以克服海水屏蔽效应。因此,要求能够远程控制仪器进行自动化数据采集;同时,受工作环境影响,需要将观测装置小型化;另外,通过拖曳式测量提高工作效率。总结课题组目前的研究成果,就仪器系统研制、观测装置小型化、拖曳式测量及海水影响等内容的研究进展进行了简要叙述。     

地空瞬变电磁法研究进展

地–空瞬变电磁法在煤炭采空区勘探等领域受到了越来越多的关注, 有必要研究发射电流波形参数对地–空瞬变电磁三分量响应特征影响, 为地–空瞬变电磁数据处理与解释提供理论依据。以梯形波为例, 首先, 研究不同发射电流波形的频谱分布情况; 然后, 基于三维时域有限差分正演研究发射波形的上升沿时间、脉宽和关断时间对地–空瞬变电磁三分量磁场响应的影响。结果表明：上升沿时间对三分量二次场响应基本不产生影响; 关断时间对三分量二次场响应的影响主要集中在0.2 ms之前, 且关断时间越长对纯异常响应影响越大; 脉宽对三分量二次场响应的影响主要集中在0.1 ms之后, 且脉宽越短对纯异常响应影响越大。三维采空区模型结果表明：关断时间、脉宽对三分量异常场和背景场响应的影响特征基本一致; 通过三分量纯异常场响应多测道图和时间道图可以判断异常体的分布范围和深度。研究成果可为地–空瞬变电磁激励源波形的参数选取提供有价值的理论借鉴。     

瞬变电磁技术探测古墓陪葬金属器皿的应用效果

通过应用实例简要地介绍了定源大回线瞬变电磁(TEM)技术探测古墓中金属陪葬器皿的野外工作方法、数据处理及资料解释。实例表明,定源大回线TEM技术是一种探测有一定规模的陪葬金属器皿的有效方法技术。     

瞬变电磁法偶极装置模型实验研究

通过室内大量的模型实验,分析了偶极装置下导电球体、柱体及球柱组合体的瞬变响应特征,研究了偶极装置的探测分辨能力,讨论了极距大小和测点定位问题,最后归纳出偶极装置的一些工作特点。偶极装置下异常曲线形态较为复杂,解释难度较大,但受一次场影响较小,浅层探测分辨能力强,而且野外工作方便灵活,这些特点为偶极装置在诸如海底等特殊环境中进行瞬变电磁探测奠定了基础。     

矿井三维瞬变电磁技术及其应用

随着矿井深部煤炭的开采,井下水文地质条件越来越复杂,矿井瞬变电磁探测已成为有效解决该问题的一个重要手段.根据电磁感应一次场及二次场的感应原理,分析了瞬变电磁探测过程;并从晚期电阻率计算、异常干扰校正、基于Maxwell方程组推导的时深转换、三维距离加权反比插值运算、球坐标系的三维数据提取方面阐述了矿井三维瞬变电磁技术;运用该技术在山西焦煤集团东曲矿进行井下水仓的探测对比实验,结果表明:该技术不仅可以探测含水异常体位置,还对异常体形态有较好的反映.     

三分量定源瞬变电磁解释技术及其在金属矿区的实验

目前的瞬变电磁仪器已经为三分量瞬变电磁解释提供了硬件基础,但瞬变电磁的实用解释技术仍局限于对垂直分量的解释或一些简单近似技术。为充分利用三分量数据,进一步提高定源瞬变电磁方法的分辨率,针对定源瞬变电磁装置给出三分量全域视电阻率定义和三分量联合一维反演的方法。在进行全域视电阻率定义时,利用迭代求取反函数值的方法替代直接求取反函数的过程;引入三分量瞬变电磁数据的权重以构建联合三分量数据的目标函数,利用可行域法实现三分量联合一维瞬变电磁反演;最后将三分量解释算法分别应用在模型计算和金属矿的实际勘查资料上,以检验其有效性。模型试验和实际资料处理结果表明,三分量解释方法能够利用更多的瞬变电磁数据,获得更高分辨率的处理结果,且具有较快的计算速度。     

瞬变电磁球体参数求解公式的建立

利用两个不同半径重叠回线在球体上方的观测电位,经数学推导,得到求解球状地质体的中心埋深、半径和电阻率的计算公式,计算结果较稳定。     

瞬变电磁法工作电流的设置与找矿效果分析

在地表覆盖有碎石流或接地条件较差的工区,用接地类激电方法难以达到较好的勘探效果。而在这类地区采用不接地回线的瞬变电磁方法具有其他方法所不可替代的优势,其无需接地,且横向分辨率较高,可利用的参数较多,适用于各种地理环境,并且受地形影响较小,可以获得良好的找矿效果。但在工作中要注意发射电流的合理设置,不同大小的发射电流取得的勘探结果也不一样,大的发射电流未必就能发现低阻体引起的异常,并相应提高曲线的异常幅度,若发射电流设置不合理,将影响最终的找矿效果。通过在东莫扎抓、纳日贡玛等矿区的应用实例,说明了合理设置发射电流的重要性。     

考虑发射电流波形的地–空瞬变电磁三分量响应研究

地–空瞬变电磁法在煤炭采空区勘探等领域受到了越来越多的关注, 有必要研究发射电流波形参数对地–空瞬变电磁三分量响应特征影响, 为地–空瞬变电磁数据处理与解释提供理论依据。以梯形波为例, 首先, 研究不同发射电流波形的频谱分布情况; 然后, 基于三维时域有限差分正演研究发射波形的上升沿时间、脉宽和关断时间对地–空瞬变电磁三分量磁场响应的影响。结果表明:上升沿时间对三分量二次场响应基本不产生影响; 关断时间对三分量二次场响应的影响主要集中在0.2 ms之前, 且关断时间越长对纯异常响应影响越大; 脉宽对三分量二次场响应的影响主要集中在0.1 ms之后, 且脉宽越短对纯异常响应影响越大。三维采空区模型结果表明:关断时间、脉宽对三分量异常场和背景场响应的影响特征基本一致; 通过三分量纯异常场响应多测道图和时间道图可以判断异常体的分布范围和深度。研究成果可为地–空瞬变电磁激励源波形的参数选取提供有价值的理论借鉴。      

全程瞬变电磁系统的浅层探测实验研究

介绍了全程瞬变电磁ATTEM系统的基本原理及组成。采用该系统在长春市秦家屯进行了模型实验和活断层勘探实验,并与常规瞬变电磁系统ATEM-Ⅱ的勘探结果对比。实验结果表明,ATTEM系统具有很好的浅层探测能力,在该地区其最浅有效探测深度为地下1~2m。     

工程勘探瞬变电磁仪关键技术研究

瞬变电磁勘探法是工程勘探领域里新兴的一种很有前途的测量方法。但是作为一种重要探测工具,瞬变电磁仪的许多关键技术还没有解决,限制了瞬变电磁勘探法在工程勘探领域的应用。本文研究了瞬变电磁仪的硬件和软件设计中的关键技术,并提出了程控接收天线法和早期信号检测法等。     

地面大回线源在地下形成的瞬变电磁场的反演研究

本文研究了地面大回线源在地下形成的瞬变电磁场的反演方法。其反演计算采用改进的阻尼最小二乘可行方向法,理论计算表明,反演计算效果好。     

瞬变电磁法圆形线圈自感计算

在瞬变电磁法（TEM）中,圆形回线的自感参数用于局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算、接收线圈固有过渡过程计算、关断时间的计算以及瞬变电磁仪器研制等。目前,在瞬变电磁法教科书中,圆形线圈自感计算均使用近似公式。这里根据毕奥-萨伐尔定律推导出单匝圆形线圈磁感应强度及自感的积分表达式,利用MATLAB软件进行数值计算。结果表明,目前使用的自感近似公式,在用于计算半径为0.5 m和1 m的圆形接收回线自感时,误差分别为-18.978%和-26.542%。用于计算发射回线的自感时,当回线半径从2.821 0 m～112.837 9 m时,自感近似公式的误差从-35.84%～-55.65%,且单匝正方形回线与等面积单匝圆形回线的自感值之间存在5.12%～8.11%的偏差。