起伏地形电导率连续变化的三维激电数据有限元数值模拟

为了模拟起伏地形条件下的地电体,这里给出了电导率连续变化的三维激电数据有限元数值模拟方法.在模拟过程中,采用超松弛预条件共轭梯度法解线性方程组,并探讨了模拟的计算精度和效率问题.最后,对起伏地形下的地电体进行模拟,验证了本文算法的正确性和可行性.     

激电效应对瞬变电磁影响特征研究

当地下存在极化体时,在瞬变电磁测量中可能会出现负电磁响应。为了研究极化体所产生的激电效应对瞬变电磁的响应规律,以频域电磁正演为基础,采用余弦变换,这里重点研究了在电偶源激发下,层状可极化大地和半空间三维极化体电场分量瞬变响应特征,总结了激电效应对瞬变电磁响应的影响规律。     

层状介质背景下地-井方位激电异常分析与解释

为了更好地探究层状介质背景下井旁隐伏矿体的地-井方位激电异常特征,首先研究了地-井三维激电的有限元正演模拟算法,并编制了程序;然后构建三维地电模型并进行正演模拟,讨论层状介质背景下地-井方位激电异常,并分析其异常特征规律;最后通过比值法归一化压制层状介质背景,突出局部异常。理论和算例表明,比值法归一化处理是地-井方位激电观测中消除层状介质背景异常影响的有效方法。     

板状体激电异常数值解的一些规律

本文用有限单元法对二维直立极化板状体的中梯装置激电异常进行了数值计算。着重研究了:板状体导电性和截面几何尺度改变对激电异常的作用规律和覆盖层导电性改变对激电异常的影响以及利用激电异常剖面曲线的半极值点间弦长(q)和弦切距(m)求板状体顶深(h)的数值关系。数值结果表明:以往认为“利用IP(激发极化)法寻找赋存在高阻围岩中的矿体,比寻找赋存在低阻围岩中的矿体要容易”这一看法至少对本文中的情况不适用。就激电异常大小而言,高阻覆盖层对寻找赋存于其下部的盲矿体是有利的,而在低阻覆盖层条件下则很不利;数值计算得到的利用板状体ρs,ηs异常剖面曲线半极值点间弦长q和弦切距m求扳状体顶深的近似公式与实验结果基本吻合。在有覆盖层存在时,高阻覆盖层使q和m值减小,低阻覆盖使g和m相应增大。本文所得到的数值解规律,对电阻率法和激发极化法的实际找矿均有一定指导意义。     

复杂地形条件下激发极化有限单元法三维数值模拟

野外激电勘查过程中,据激电异常进行钻探验证时,常发生验证目标矿体擦边而过现象.究其原因是在实际勘查中,地形的起伏变化改变了地下电场的分布规律,导致激电异常发生位移及幅值改变.为了改善、克服这种现象,必须从理论上进行研究.运用四面体单元三维有限单元数值正演计算方法对此进行了理论研究,选用典型山谷地形水平层状极化体模型进行数值模拟计算.研究结果表明:①起伏地形不产生假的激电异常,仅对激电异常的形态和幅值产生影响;②采用四面体剖分单元有限单元法研究复杂地形条件对激电异常的影响是行之有效的.     

巷道环境因素对激电测量影响度的探讨

针对煤田、矿山等巷道超前探水,隐伏陷落柱、构造裂隙等不良地质体探测的关键技术问题,应用有限元数值模拟技术实现了巷道三维复杂条件下激电观测的快速正演算法及程序。本文在三维有限元正演基础上,分析计算了巷道本身对巷道顶底板激电探测的影响规律,并用理论模型数据检验改正效果。     

水平电偶源r方向电场值应用的理论研究

根据准静态极限条件下,水平电偶极源在均匀半空间表面产生的r方向电场分量E r表达式,分别在一维和三维条件下,对E r进行数值模拟并迭代计算出相应视电阻率,讨论E r的观测范围和应用优势。在一维条件下,通过对四种典型层状模型(两层D、G,三层H、K)的数值计算,并与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:E r比E x受测量方位的影响更小;在三维条件下,选取均匀半空间存在异常体的模型,采用积分方程法对E r进行数值计算,与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:当均匀半空间存在低阻异常体时,E r对低阻体y方向边界的反应比E x效果较好。     

起伏地形条件下激电异常的定性分析和定量计算

测区地形起伏使地下一次场发生畸变,因而矿体的激发条件和测量条件也都改变.原来适用于水平地形条件下的激电异常解释方法(如类磁选择法等),如不加分析直接用来解释起伏地形条件下的激电异常,必将导致较大的误差,甚至得到错误的结果.本文根据模拟实验结果就地形对激电异常影响进行了定性分析,并对二度激电异常的定量计算方法作了初步探讨.如有错误,欢迎批评指正.     

地-井与井-地及井-井时域激电异常响应特征分析

井中激电是寻找深部金属矿产的有效方法之一,这里基于有限差分和异常电位算法实现了时间域井中激发极化法的三维数值模拟。首先直接给出点源三维异常电位场满足的基本微分方程;然后采用一维非零元素行压缩存储模式对所形成的大型稀疏矩阵进行存储,节约了计算所需内存空间;同时引入不完全Cholesky分解稳定化双共轭梯度(ICBG)法求解有限差分线性方程组,提高了求解的效率。构建典型的地电模型,采用地-井、井-地、井-井的观测模式分别进行正演计算,结果表明,时间域井中激电视极化率异常响应较视电阻率异常响应灵敏,综合考虑这两种视参量的空间分布特征,在一定程度上可以提高对相关异常体的分辨率,为今后野外的实际数据资料的解释提供依据。     

矿井孔中瞬变电磁探测异常响应特征模拟

为了解决常规矿井瞬变电磁超前探测方法受矿井外界干扰影响较大,异常体探测定位不精确的问题,提出一种在井下钻孔中测量瞬变电磁场三分量信号的超前探测方法,对接收线圈所处水平面不同位置、异常体不同方位的异常响应特征进行数值模拟。分析钻孔瞬变电磁探测原理,进行钻孔发射线圈与接收线圈的试验设计以及施工设计,对均匀全空间模型、均匀全空间异常体模型、异常体位于钻孔不同方位的三分量异常场响应特征进行系统分析。在低阻异常体与线圈垂直时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最大,随着低阻异常体逐渐平行于接收线圈法向,异常响应逐渐减小,当低阻异常体完全平行于接收线圈法向时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最小。通过以上认识,可以根据钻孔径向不同象限位置的异常场三分量组合形态不同,判断异常体所在钻孔的方位。在以钻孔钻进方向为Z轴正方向,以孔口所在平面右向为X轴正方向,下向为Y轴正方向的坐标系下,钻孔瞬变电磁水平分量异常响应形态均为“近似正弦曲线”或“近似反向正弦曲线”形态,通过形态组合判定出孔旁异常体所在象限。通过这样的规律,可分析三维空间条件下异常体的空间位置及赋存状态。通过钻孔瞬变电磁超前探测异常响应特征的分析,可...     

基于有限单元法的激电参数正演数值模拟

通过利用有限单元法模拟频率域激电法中的重要参数幅频率Fs和相频率Фs,研究Fs、Фs在三维地电条件下的激电响应特征。首先,在有限元方法中,使用六面体和四面体相结合的剖分单元,对大地模型进行离散,通过计算不同频率下的Cole—Cole模型复电阻率响应,替换模型中的体极化模型,最后模拟得到了频率域激电法中的主要参数。通过对比分析,证明了该方法程序简便、准确,也证明了相频率参数可作为一种有效区分时间常数不同的极化体方法。     

相位激电和时域激电对激电效应响应关系研究

相位激电法和时间域激电法都是以岩(矿)石的激发极化效应为基础的,极化相位和视极化率都是对岩(矿)石激发极化效应强弱的反映。这里通过数值模拟和矿区实测数据的分析,表明两者对可极化体激电效应的响应存在关联,在一定条件下,可建立关系式进行相互转换。     

利用归一化总梯度方法实现中梯激电剖面数据的解释

将归一化总梯度数据处理技术运用于中间梯度剖面视极化率观测数据的延拓处理,研制了一套实用的中梯激电数据解释软件系统.实验数据与野外数据的处理结果表明,在选择合理的计算参数基础上,归一化总梯度能给出激电异常较为可靠的解释.     

综合物探方法在甘肃梧桐井铁铜多金属矿勘查中的应用

甘肃梧桐井铁铜多金属矿区已发现的铁铜矿体主要产于大理岩和斜长花岗岩接触带上,严格受北东向断裂控制。在该矿区实施了1∶10000地面高精度磁测和1∶10000激电中梯测量工作。综合研究物探异常发现,不论磁异常还是激电异常,其展布方向均与矿区地层、构造走向基本一致,与地质构造关系密切,具有重要的找矿意义。圈定的磁异常和激电异常都是该区勘查铁、铜矿的直接找矿标志。激电异常和磁异常同时出现,特别是当激电异常处于磁异常强梯度带上时应高度重视。本次研究利用综合物探方法,结合矿区地质特征,进行了成矿预测,有效地指导了地质找矿工作,取得了较好的勘查效果。     

中条山铜矿某工区激发极化法三极测深及其三维反演效果

文章简单描述了时域激电法原理、技术和测区地质概况及岩(矿)石电性特征.单极-偶极装置测深电阻率和充电率二维反演模型能够有效地圈定电性体在纵向和横向的分布特点,依据二维测深数据进行三维反演可获得电阻率和充电率异常曲线图,推测了不同深度范围内断裂和主要岩性分界,极化体空间分布位置和走向,钻探验证见铜矿化于划分的激电异常带,激电二维测深及其数据三维反演取得了较好的地质效果.     

时域激电谱有限元数值模拟

在时域柯尔-柯尔模型的时变电阻率表达式和时域激电法视参数计算公式的基础上,采用数字滤波法和等效电阻率法进行时域激电谱的迭代有限元数值模拟.模拟程序能够模拟不同围岩条件下各种地质体在不同装置下的激电异常特征,结果以文件和图形的方式直接输出,可为激电法的分析提供大量的信息.     

矿井层测深三维地电体异常规律研究

依据电磁场理论，构建地电模型，利用有限差分对矿井三维地电异常体进行数值模拟，得到异常体在电阻率不同、至巷道距离不同、及测点不同情况下的层测深曲线，并对其分布规律进行分析研究。通过模拟矿井三维地质异常体地电异常响应特征，并与井下实测层测深曲线对比和分析，论证了矿井三维地电体数值模拟的正确性。     

基于异常场的地-井瞬变电磁法正演研究

在地-井瞬变电磁正演模拟中,前人均以总场为研究对象,分析响应特征。此次选择地-井瞬变电磁异常场为研究对象,对单异常体和多异常体以及在"定源异井"和"动源定井"两种观测方式下典型地电模型进行地-井瞬变电磁法三维正演模拟。首先推导了二次磁场的扩散方程,并用有限差分法进行数值计算。通过分析以地-井瞬变电磁异常场为研究对象,认为异常场能反映目标体空间几何位置参数。研究结果表明:在不同钻孔中接收的异常响应随时间推移而衰减减弱,但异常变化特征保持不变;在不同方位布置场源得到的异常响应差异明显,根据其测量结果可判定异常体空间位置信息。最后总结影响地-井瞬变电磁异常的主要因素有:目标体的埋藏深度、目标体与钻孔之间的耦合关系以及场源的位置关系。研究结果为相关资料解释提供理论参考。     

变步长激发极化法有限元数值模拟

用改变剖分步长的方法对三维地电模型进行激发极化法正演模拟计算.首先,在给出三维地电模型异常电位的边值问题与变分问题的基础上,通过对三维激电模型进行变步长的六面体剖分,将异常体部分用较短步长的单元进行加密剖分,并在各个单元上进行插值,于是得到其总刚度矩阵;然后用变带宽方式对其进行编号存储,并选用成熟的LDLT方法求解大型稀疏矩阵,运用等效视电阻率方法求取地表视极化率值.通过用中间梯度装置对几例典型的激电模型进行了正演计算,结果表明,该方法能够达到满意的精度和效果,从而为激发极化正演解释提供有益的帮助.     

基于Debye模型的时间域航空电磁激电效应正演模拟

时间域航空电磁法是一种高效的地球物理勘查方法。由于激电效应的存在,晚期道电磁数据经常会出现符号反转现象。此时,传统的不考虑激电效应的成像和反演方法无法恢复地下真实电性结构,因此需要开发含激电效应的电磁正反演模拟技术。本文提出了一种基于非结构有限元的时间域航空电磁激电效应三维正演算法。为描述介质的激电效应,引入Debye模型,利用频时转换将其变成时间域导数形式,进而采用无条件稳定的二阶后推欧拉方法进行时间离散。之后,采用基于非结构四面体网格的矢量有限元法,对麦克斯韦方程进行空间离散,实现含激电效应的时间域航空电磁正演问题求解。通过与均匀半空间模型的一维半解析解进行对比,验证了该算法的准确性。最后,计算了半空间和三维地质体具有不同极化条件时的电磁响应,发现可以根据航空电磁响应曲线的衰减特征,有效识别围岩及异常体的极化特征。此外,激电参数对时间域航空电磁系统的影响特征研究表明,地质体电阻率越高或者充电率越强,极化效应影响越严重。