瞬变电磁法及EH-4在钼矿采空区探测中的应用

地下采空区的存在严重威胁着人们正常的生产生活,选取有效的方法对采空区探测有着重大的现实意义.本文探讨了瞬变电磁法和EH-4电导率成像法的方法技术以及在某钼矿采空区的应用效果.瞬变电磁法观测的是纯二次场,所以分辨率高,特别是对低阻异常体反应灵敏.EH-4电导率成像系统探测深度大,适用于各种复杂地形,可以有效的减少地形的影响,因此结合这两种方法对采空区进行综合探测,可以相互补充,提高对采空区评价的准确性.     

探找热水的有效方法——以EH-4电导率成像系统在西藏尼玛县找热水为例

EH-4电导率成像系统在西藏尼玛县探找热水中得到成功应用,充分体现了该成像仪的诸多优点,同时也反映出所测数据的整理、分析和合理解译是整个测试过程中十分关键的环节;在现场操作中要充分考虑近场源信号干扰、地形修正及线路、电极的导通与接地.在前次采用激电法探测的基础上,利用EH-4电导率成像系统进行了加密、补测,从而对热储进行了圈闭,并对两种测试方法及已经施工的验证钻孔,根据测区内地质体、水及热水具有不同视电阻率的特性,进行了有效的分析、对比,最后综合了两种方法的测试成果,为下一步寻找、开发利用热水资源提供可靠依据.本文就是通过找热水这一实例来揭示EH-4电导率成像系统在实际应用中的作用和意义,同时也为以后开展类似工作积累一点实践经验.     

机载探地雷达数值模拟及逆时偏移成像

机载探地雷达可以用于人类无法到达的危险地区、植被严重覆盖的地下目标体探测,然而由于机载探地雷达的特殊性,影响机载探地雷达探测效果的因素包括天线的极化方向、天线的飞行高度以及地表粗糙度等.为了研究这些影响因素与探测效果之间的关系,用三维时间域有限差分模拟电磁波的传播过程,以沙漠地区地下空洞掩体的机载探地雷达探测为实例,分别模拟了不同天线极化方向、天线高度及地表粗糙度情况下的机载探地雷达剖面,分析了各因素对机载探地雷达探测地下空洞目标体的影响.天线极化方向与目标体走向垂直更有利于地下目标体探测;天线距离地表越近,可以获得更高分辨率的雷达剖面;沙漠地表起伏越大,雷达剖面中的散射杂波能量越强,浅部地下目标体信号容易被掩盖.为了消除起伏地形造成的散射杂波,提出用逆时偏移成像技术对共炮集机载探地雷达数据进行偏移成像,成像结果优于基尔霍夫偏移成像结果.     

机载探地雷达的进展以及数值模拟

机载探地雷达可能解决危险环境或广域条件下的近地表探测问题,用于解决环境、生态或军事方面的问题.然而由于种种原因,该技术的发展却显得比较慢.为了推进该技术的发展,本文介绍了目前世界范围内机载探地雷达的进展,并利用时间域有限差分法对一些典型模型进行数值模拟,并用特定的偏移成像方法对模拟结果进行成像.目前存在的机载探地雷达主要有三种类型:第一种为将常规探地雷达天线悬挂在直升飞机上,第二种为针对机载探地雷达开发的雷达系统,第三种为具有探地能力的合成孔径雷达.数值模拟结果表明,不管是水平地面的情况下,还是起伏界面的情况下,机载探地雷达都能清楚探测一定深度范围内的地下目标.可见,机载探地雷达是存满希望的一种方法.     

探地雷达衰减补偿逆时偏移成像方法

探地雷达信号在地下介质中传播时易受到电导率所产生的衰减影响,从而使得传统偏移成像结果在高衰减区域变得模糊.本文提出了衰减补偿的逆时偏移方法来消除电导率的影响.该方法基于麦克斯韦方程组实现电磁波的正演模拟和逆时传播.通过改变衰减项的正负号,保证了逆时传播的时间对称性,从而能够重构出原始波场,实现衰减补偿.数值实验比较了传统逆时偏移方法和衰减补偿逆时偏移方法在存在高导异常区域情况下的成像效果,结果证明了衰减补偿逆时偏移方法能够很好地恢复由电导率造成的信号衰减,从而提高探地雷达剖面的分辨率.     

基于GprMax正演模拟的探地雷达根系探测敏感因素分析

应用探地雷达对植物根系进行探测的有效性已得到证实.但由于根系结构复杂,根围环境异质性强,针对基于探地雷达得到的根系探测数据的解读尚处于经验积累阶段.本研究首先通过对比根系探地雷达实测信号图像和模拟信号图像,证实了利用GprMax模拟探地雷达探测植物根系的有效性.其次通过定义不同根系空间结构和电性参数场景,模拟了不同条件下根目标反射信号的差异,并对影响探地雷达探测植物根系有效性的敏感因素进行了初步分析.模拟结果有助于探地雷达野外根系探测图谱的解译,为探地雷达在植物根系探测中的应用积累经验.     

基于RRI反演的高频大地电磁测深在深边部矿产勘探中的试验研究

随着我国国民经济的快速发展,对各种矿产资源的需求量越来越大,经过多年对近地表的矿产开采之后,找矿的目标逐渐向矿区深边部发展,本文阐述采用EH-4电导率成像系统的高频大地电磁法,并且利用RRI反演,能够准确快速地探测大深度范围内的矿化异常,对矿区的深边部矿产的赋存状态进行超前地宏观预测,并将野外的成功实例进行分析.     

浅层铝土矿采空区探测及引发的地面沉降预测

以山东省淄博市某浅层铝土矿采空沉陷灾害为例,采用高密度电阻率和探地雷达技术调查采空区尺寸、范围及充填情况.然后根据探测结果构建相应地质模型,基于Biot固结理论采用有限元法预测采空区上部土层沉降量,对可能发生的沉陷灾害进行预警.研究结果显示两种物探方法相互验证,可准确确定采空区上部土层微结构、采空区边界及充填情况.对于顶部塌陷的小型采空区,沉降量计算可参考荷载作用下的土体固结过程.研究建立了一类无序开采的小型采空区探测及灾害预测方法,突出了高精度物探技术在小型采空区地质灾害调查中的重要作用.     

纳米瞬变电磁法在探测浅层铁矿采空区的实验研究

对采空区目前深部探测研究得较多,对浅部则较少,国内外对利用瞬变电磁法探测铁矿采空区应用甚少,纳米瞬变电磁法则没有涉及,在利用探地雷达和常规瞬变电磁对地表存在低阻盖层屏蔽的沉积变质铁矿浅层采空区无法取得成效时,作者利用纳米瞬变电磁(NanoTEM)在实验区进行实验,取得了良好探测效果并分析了采样周期和观测时窗对探测效果的影响,实验研究表明,在岚县浅层铁矿采空区探测中,运用中心回线模式的NanoTEM,采用小线框+小电流+合理的采样间隔+浅层采样时窗的方法,最终达到对沉积变质铁矿浅层采空区的精确探测.     

基于探地雷达的混凝土无损检测反演成像方法

本文针对水利水电工程中的混凝土构件无损探测问题,提出了一种新的反演成像方法.传统方法主要依赖人工经验观察偏移探测数据,精度无法保证.这种方法以Maxwell方程的TM问题为数学模型,在混凝土的表面放置发射源与接收器,根据探地雷达的接收数据,采用同伦优化方法结合收敛速度较快的阻尼高斯牛顿方法作为反演算法,其成像结果更具定量化和可视性.该成像方法克服了传统雷达剖面图只能近似地反映混凝土中埋藏物及缺陷的深度、大小等缺点,不仅能够探测混凝土内部异物的位置,而且能够比较准确地确定异物的大小及属性.通过计算机模拟以及对实际资料的处理,验证了该反演成像结果直观、可靠、具有一定的应用价值.