非均匀半空间三维边界积分方程数值模拟

利用边界积分方程数值模拟法对地下三维地质体的地表视电阻率响应进行研究,讨论了现实情况中的地形起伏及局部电性不均匀的影响及“奇异值分解”滤波法的效果,分析对比温纳、纵向四极及偶极—偶极 3种测深装置下的剖面计算结果,归纳总结了各种测深装置下的视电阻率剖面拟断面异常特征与目标体的空间几何参数对应规律。利用这种对应关系可对地下目标地质体进行大致定位。     

大地电磁测深数据TE与TM极化模式的对比

在大地电磁测深工作中,由于实际地下介质的非均匀性,所得到实测资料的TE、TM极化模式视电阻率曲线有很大差异,给正确认识和判断实际地质结构带来困难。通过建立简单地堑、地垒及断层模型,并进行正反演,总结了这些模型条件下TE、TM极化模式的响应规律,为大地电磁测深数据的定性分析和解释提供了依据。     

激发极化法异常特征分析及应用研究

基于有限差分正演模拟法,针对实际工作中具代表性的水平板状体及倾斜板状体进行正演模拟。分析总结了激电异常一维测深曲线、二维地电断面变化规律,进一步引入方向导数分析异常体边界响应特征。通过上述工作,获得了相对于异常体不同位置处测深点曲线类型及幅值的变化,总结了二维地电断面异常体与视电阻率、视极化率变化特征的对应关系,通过方向导数进一步提取异常体规模、产状信息,特别是避免了异常体下方陡立条带状异常错误解释为陡立带状异常体的假象,还原了异常体的真实形态。结合工作实例,成果具有较好的指导意义和价值。     

激发极化法异常特征分析及应用研究

基于有限差分正演模拟法,针对实际工作中具代表性的水平板状体及倾斜板状体进行正演模拟。分析总结了激电异常一维测深曲线、二维地电断面变化规律,进一步引入方向导数分析异常体边界响应特征。通过上述工作,获得了相对于异常体不同位置处测深点曲线类型及幅值的变化,总结了二维地电断面异常体与视电阻率、视极化率变化特征的对应关系,通过方向导数进一步提取异常体规模、产状信息,特别是避免了异常体下方陡立条带状异常错误解释为陡立带状异常体的假象,还原了异常体的真实形态。结合工作实例,成果具有较好的指导意义和价值。     

巷道层测深理论曲线数值模拟及资料解释方法

建立了层测深理论曲线正常规模拟的数学模型，结合三层和四层地电模型层测深视电阻及视电阻率理论曲线的正演计算，研究了层测深曲线特征和解释方法，同时介绍了煤矿井下层测深法的应用实例。     

磁偶源频率测深视电阻率曲线的正演计算

磁偶源频率测深法是一种有效的地球物理勘探方法。多年来,人们对这种方法的正演理论和反演解释进行了研究。文中利用快速汉克尔数值滤波算法计算了层状介质上直立磁偶极子的电磁场响应以及频率测深视电阻率的振幅响应,这种计算方法与常用的数值积分算法相比,具有计算速度快、精度高等特点。同时详细地讨论了磁偶源频率测深的特点及视电阻率理论曲线的特征。     

电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的计算

在前人工作基础上,对电测深法一维正演解析解递推电阻率转换函数求偏导,给出了电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的解析计算方法;根据Seigel体激发极化理论,采用视电阻率对介质电阻率偏导数矩阵的线性组合,计算出了电测深法的视极化率,其结果与"等效电阻率法"计算视极化率最大相对误差小于1.1%。在一次正演计算过程中就可以同时得到视电阻率、视极化率以及视电阻率对介质电阻率的偏导数矩阵,提高了计算效率,也为后续的多层地电模型电测深法数据优化反演计算提供了关键性技术。     

基于断层模型的AMT数值模拟及其应用

为研究音频大地电磁测深法(AMT)在识别断层模型方面的可行性,结合实际电性特征,建立了不同倾角、不同倾向和不同电性的地质模型,进行了AMT的正演数值模拟;通过ZONDMT2D软件的正演计算,得出关于正演模型的视电阻率和阻抗相位拟断面图,分析了在普通和某种特定地质模型下的AMT正演响应,为之后AMT实测资料的处理和解释提供了参考。数值模拟表明:1在二维介质中,TE模式视电阻率信息对目标体反映良好,但相位资料易产生虚假异常中心;TM模型视电阻率易受静态效应影响,对横向不均匀电性体的差异具有"放大作用",其阻抗相位资料质量好,可信度高。2当断层倾角分别为30°,60°,90°时,TE、TM模式的阻抗相位拟断面图都明显优于视电阻率图。3在TM模型中,对于正断层模型,AMT正演结果会在断层顶部对应地面的投影位置附近产生一个相对"凹陷"的曲线形态;逆断层模型则会在相应位置出现相对"凸起"的曲线形态。最后,通过对西藏扎西康铅锌多金属矿整装勘查区的实测资料的分析,圈定隐伏断层在剖面上的展布,经过实际钻孔的验证,证实该正演模拟结论对于实测资料的处理和解释具有参考价值。     

基于矢量有限元法的三维CSAMT模拟对近场效应影响因素的研究

可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)的人工可控场源会带来近场效应的问题,如果在实际数据反演时利用了近场数据,将会导致对地质构造的错误推断,从而给实际工作带来麻烦和经济损失。本文采用六面体网格剖分的矢量有限元方法进行三维CSAMT正演数值模拟,通过建立不同的地质模型,研究近场效应的影响因素及规律。层状模型的正演结果与理论解对比验证了算法以及程序的正确性。设计了不同电阻率的均匀半空间、场源下存在异常体、场源与接收点之间存在地形和地表异常薄层等地质模型,分析了视电阻率和阻抗相位的响应特征。得到如下结论:(1)均匀大地电阻率大小、场源与接收点之间存在低阻异常体,场源与接收点之间存在山峰地形以及地表异常薄层均会影响近场效应;(2)场源和接收点之间存在高阻异常体,场源与接收点之间存在山谷地形,场源下方存在异常体虽然影响近区的数据,但是对近区频点基本无影响。研究结果可为实际工作中收发距的选取提供参考,具有一定的理论价值。     

水平层覆盖下直立岩层电测深ρs曲线的计算方法

本文讨论了当布极方向平行水平层覆盖下的直立岩层走向时,其视电阻率测深理论曲线的正演计算方法,以及某些地电断面的ρ3测深曲线的特征和量值规律。      

等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报中的解释方法研究与应用

瞬变电磁法具有对低阻体反应灵敏的特点,在探测隧道掌子面前方含水或充泥断层、破碎带等低阻不良地质体上具有独特的优势。这里首先简单介绍了等值反磁通瞬变电磁法的原理及特点,然后通过对隧道全空间域高低阻模型一维正演曲线响应特征、视电阻率及视纵向电导曲线的解释特点和效果进行较为全面地分析研究,提出并分析了视电阻率等值线图与视纵向电导断面图联合解释方法。最后通过两个应用案例,总结出等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报成果解释中的一些特点和规律。结论表明,等值反磁通瞬变电磁方法适用于隧道超前质预报工作,能够有效提高预报成果的精度及准确度。     

基于全区视电阻率的瞬变电磁一维Occam反演中雅克比矩阵的解析算法

在目前的工程应用中,瞬变电磁测深一维反演结果依然是地质解释的重要依据。为提高一维反演的计算效率和计算精度,解析推导出一维正演的雅克比矩阵就非常必要。本文详细推导了中心回线装置下瞬变电磁一维正演全区视电阻率的雅克比矩阵的解析计算公式,并通过Occam反演测试理论模型和实测数据,证明该推导正确,值得采用。     

AMT数据地形畸变影响与带地形反演效果研究

在山区进行音频大地电磁测深(AMT)时,电磁场易受地形起伏影响发生畸变。为研究起伏地形对AMT数据的影响,采用WinGlink软件基于有限差分算法的正演模块,建立二维起伏地形和平地地电模型,并对比分析了两个理论模型的正演响应。结果表明:TE模式的视电阻率曲线在高频段受干扰程度相对较大,在低频段影响减小甚至消失;TM模式的视电阻曲线变化正好相反;二者相位受地形影响则较小。对含异常体的带地形地电模型进行正演计算,在正演响应中加入2.5%的随机误差模拟实测数据,利用WinGlink软件基于非线性共轭梯度(NLCG)算法的反演模块,分别进行带地形和不带地形的TE、TM和TE+TM模式的二维反演。各反演结果的对比表明,带地形的二维反演结果明显优于不带地形的反演结果,能够较好地反映出异常体的位置、形态及电阻率值。依据得到的认识,对青海祁连隧道工程的AMT实测数据进行带地形二维反演,取得了理想的应用效果。     

大地电磁测深不同极化模式测深曲线特征在探测断裂中的应用

大地电磁测深数据包含TE和TM极化模式信息。在二维地层结构条件下,这两种极化模式获得的ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线特征及相互关系与地下电性结构有关。当低阻体或断裂等地质构造存在时,两种曲线存在明显的组合规律。在探测深大断裂工作中,综合利用两种模式的视电阻率曲线及其组合规律信息,可以排除浅部低阻体的影响,确定隐伏断裂的位置。本文研究了浅部低阻体和断裂地层结构模型的ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线特征及变化规律,并将其用于深大断裂处的实测大地电磁测深资料的解释,地质效果较好。理论研究和实例验证说明利用ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线的特征可以为大地电磁测深资料解释提供有效的参考信息。     

“电磁频率测深视电阻率—相位多参数综合反演法”课题

该课题是煤炭科学研究总院西安分院物探所承担的煤炭科学基金项目。针对电磁频率测深ρ_ω视电阻率曲线因受地表电性不均匀体的影响,使ρ_ω曲线产生上下平移的“静态偏移”现象,严重影响频率测深成果的地质解释,提出利用转换相位参数进行“静态偏移”校正的方法,使频率测深资料反演解释更趋合理。该法相位曲线直接由视电阻率曲线转换而来,也可实测。     

EH-4系统观测资料的非远区场校正研究

EH－4系统实测的卡尼亚视电阻率在非远区场时应作必要的校正。基于导出的EH－4系统的卡尼亚电阻率ρxy和ρyx的表达式，采用多项式分段逼近的方法，建立EH－4系统测深数据的全频域的视电阻率算法。根据建立的算法对均匀大地、二层大地和三层大地模型的EH－4系统测深数据进行非远区场校正的结果表明：均匀大地时，全频域的视电阻率与真电阻率吻合很好，D型、K型和Q型断面的视电阻率曲线与MT法的接近，G型、H型和A型的视电阻率曲线得到很大改善。     

频率测深波区视电阻率响应和正演计算

本文对频率测深电偶源发射时的波区视电阻率响应进行了较系统的讨论,指出了国内现有理论中的一些错误。研究发现,在进行波区视电阻率响应的理论推导时,当基底电阻率有限时进行零级近似是正确的,但当基底电阻率为无限大时,进行零级近似是不完善的,必须进行修改。利用正确的公式进行了视电阻率响应的正演计算,结果表明,利用零级近似得出的公式与利用一级近似得出的公式计算的视电阻率响应曲线首支部分符合较好,但对于有高阻基底存在的地电断面,响应曲线尾支差异很大。     

大地电磁测深二维地形影响及其校正方法研究

采用有限元法实现ＭＴ二维模型的正演模拟,将地形条件下的二维地电模型的ＭＴ响应分解为地形引起的畸变场和与测点高程位置有关的稳定场两部分进行分析。用有限元法模拟二维地形条件下地电结构的ＭＴ 响应和纯地形的ＭＴ响应,采用比值法消除地形引起的干扰场,然后,将消除地形影响后的视电阻率值通过延拓方法获水平地形条件下二维地电结构的视电阻率分布,完善大地电磁测深视电阻率曲线的地形校正。     

不同电阻率测深方法对旁侧不均匀体的反映

利用三维有限元数值模拟,重点研究了旁侧三维不均匀体所产生的视电阻率的影响问题,展示了4种常规电阻率测深法在旁侧不均匀体上的异常分布特点;探讨了测深点正下方目标体异常与旁侧不均匀体异常的区别问题,指出旁侧不均匀体的影响是产生电阻率法假异常的主要原因之一.     

浅部不均匀体导致视电阻率拟断面畸变

通过对二维正演计算存在和没有浅部不均匀体时的二极、三极、偶极-偶极、温纳和对称四极等装置高密度电阻率法视电阻率拟断面的分析,总结了不同测量装置下浅部不均匀体导致视电阻率拟断面畸变的一些规律,认为在资料解释前应剔除浅部不均匀体的影响.