中心回线瞬变电磁资料快速处理方法

这里对中心回线瞬变电磁资料数据的处理进行了探索。首先通过原始时间序列计算全区视电阻率,然后采用烟圈法对数据进行反演,得到视电阻率—深度断面图。为了验证处理结果的正确性,采取与GDP-32商业软件瞬变电磁模块的反演结果进行对比的方法,通过对比,验证了该快速解释方法是有效的。     

一种层状大地瞬变电磁响应正演计算的改进方法

频谱法是瞬变电磁法正演计算中常用的计算方法之一,其关键在于内层含贝塞尔函数的积分计算。对于重叠回线装置的瞬变电磁法正演的内层积分,以往采用在积分区间内寻找贝塞尔函数的零点分布,依次在相邻零点之间采用一般的数值积分法在求得各自的积分值后再叠加的方法进行计算。这种方法精度较高,但效率低。利用贝塞尔函数的大宗量渐近特性,提出一种新的计算方法。计算结果表明,该方法计算效率高、方法简单、精度可靠。     

基于横向约束的中心回线瞬变电磁一维反演

在中心回线瞬变电磁反演过程中,为保证反演结果横向连续性,可施加横向约束,将多个测点组合成一个整体进行反演,在相邻测点之间建立相关联系,从而保证反演结果的连续性。本文横向约束使用横向加权、垂向粗糙度约束来增强相邻测点之间联系,提高反演精度。在反演过程中引入自适应正则化因子,正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数的范数自适应得到,可改善反演过程中对初始模型的依赖。最后使用该算法对基于非结构时间域有限元三维正演数据及实测数据进行反演,与实际结果相符,表明该算法可增强反演结果的连续性且具有很好的抗噪能力。     

直流电测深法与中心回线瞬变电磁法联合反演

分析了直流电测深法(VES)与中心回线瞬变电磁法(TEM)对地层的响应特征,结果显示:TEM对低阻层反应灵敏,而VES对高阻层具有较高的分辨能力.基于TEM与VES对地层响应特征互补的特点,尝试将TEM与VES数据进行联合反演,模型试算结果表明,联合反演的效果明显比单一方法反演的效果好.     

中心回线瞬变电磁探测的一种快速解释方法

分析了中心回线装置激发的电磁场在晚期与平面电磁波的传播特征,通过时-频转换将TEM数据转换成平面波场数据,构建了关于反射函数的M×N阶欠定方程组.用线性规划法解出反射函数序列qm,大量模型的反演结果与理论值误差很小.以qm为参数绘制出电磁响应时间剖面图,从而实现了TEM快速成像解释.成像剖面清楚地反映了断面的地电特征.实测资料的处理结果说明了方法的实用性.     

基于深度学习的中心回线瞬变电磁全区视电阻率计算

深度学习是人工神经网络算法的扩展,对复杂函数有很好的逼近能力,本文将其引入用于瞬变电磁视电阻率计算.首先,建立归一化感应电动势与瞬变场参数单一映射关系的5层深度神经网络,通过对单一隐含层不同神经元个数所训练的误差情况进行分析,确定5层深度神经网络各隐含层神经元个数为13,8,5,8,13.训练算法选择了改进的具有自适应学习率的Nadam算法,该算法可加速训练过程.对训练好的深度神经网络模型进行仿真实验,采用典型地电模型加以验证,发现其对不同的地电模型均具有较好的反映,证明本文采用的基于深度学习计算视电阻率的可行性.应用结果表明训练好的深度神经网络模型可快速准确计算视电阻率.     

中心回线瞬变电磁测深法快速电阻率成像方法及应用

利用导电全空间与均匀半空间中心回线源和磁偶极子在阶跃电流激发下磁场公式和扩散速度的定义,导出了不同条件下瞬变场的扩散速度公式。在此基础之上,引入瞬变电磁测深全区视电阻率定义数值计算方法,给出了电阻率成像的一阶与二阶近似公式,从而建立了一套中心回线瞬变电磁测深快速电阻率成像方法。模型检验结果、实测剖面电阻率成像以及对大地电磁测深视电阻率曲线进行静偏移校正效果均良好,说明该方法是可行的、有效的。      

小回线瞬变电磁测深勘查铝土矿试验

铝土矿含矿岩系与其基底灰岩存在明显的电性差异,是开展瞬变电磁测深工作的基本依据.利用小回线瞬变电磁设备在虎村等铝土矿区进行了剖面试验,分析了反演剖面的异常特征,认为高阻异常由铝土矿含矿岩系基底灰岩引起,其上界面与工程控制结果基本一致.     

三维大地电磁响应各向异性特征研究

大地电磁法是岩石圈深部结构探测的重要方法之一,现阶段大地电磁的数据处理多是基于电导率各向同性理论,当地下介质存在电导率各向异性时会对解释结果带来较大偏差.因此,发展三维大地电磁各向异性正演算法,并研究各向异性参数对于大地电磁响应的影响有重要意义.这里推导了各向异性介质中二次电磁场的变分方程,并利用三维非结构矢量有限元法...     

地—井瞬变电磁响应特征研究

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究.本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面一井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据.     

中心回线瞬变电磁法在煤矿采空塌陷区的探测应用

白山市杨树林煤矿附近的采空塌陷区,已对南侧铁路的正常运行构成危害,需对其进行治理,为此选用瞬变电磁法探测该采空塌陷区的范围。根据该区的施工条件,在充分实验的基础上,确定采用中心回线装置进行探测,其施工参数为发射回线边长50m;接收回线边长5m、20匝、接收线框面积500m^2;供电电流50A,采样率为4μs。共布设测线3条,其中2条平行铁路,线距25、点距10m;一条垂直铁路,点距25m。依据其1线、2线及3线TEM等视电阻率剖面图的低阻异常,判定该采空塌陷区在2线的在590～710m及3线的0～125m范围内。     

瞬变电磁法中大电流小中心回线与大定源回线两种观测方式的对比

对瞬变电磁法"小线框大电流"观测方式进行了研究。对小线框中心点处激发场(一次场)强度随深度的变化进行了计算,并和大定源回线进行对比;计算了小线框的关断时间,并和大定源进行对比;以实际地层为例,设定模型,计算了理论勘探深度;最后对实验线的应用效果进行了分析。研究结果表明,小线框观测方式完全可以满足常规勘探要求,并在缩小浅层盲区范围和方便施工等理论及实际应用方面具有明显的优势。     

瞬变电磁大定源回线数据处理软件的实现

针对大定源回线野外实际观测数据,本文采用C++语言在Microsoft Visual 2008平台上设计开发了一个数据资料处理软件,完成了实测数据的转换,实现单通道感应电动势、视电阻率衰减曲线图和多通道感应电动势、视电阻率剖图。这样有利于推断出地下地质体的感应电动势和视电阻率的衰减方向,反映出地质体的异常位置和形态,有利于推测其地质体的走向。     

电偶源瞬变电磁测深研究（三）——大地表面瞬变电磁场

由逆拉普拉斯变换将均匀大地面上的电偶极子源谐变电磁场转换为瞬变电磁场,并计算出B_z(t)/t瞬态曲线;对分层大地面上的瞬变电磁场,采用折线逼近法计算余弦变换得出H_z(t)瞬态曲线。从计算结果分析可知,瞬变电磁测深可实现较小极距探测较大深度。      

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...     

轴向各向异性地层瞬变电磁三分量响应特征

多数地层和裂隙积水区的电导率具有各向异性特性,地层的各向异性对瞬变电磁观测会产生较大的影响,尤其是对水平分量特征更加明显。为研究轴向各向异性地层的瞬变电磁三分量响应特征,基于时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,实现电导率轴向各向异性三维瞬变电磁三分量正演。通过与各向同性半空间模型和各向异性半空间模型的一维解析结果对比,验证了算法的准确性;建立各向异性半空间模型、层状模型、含水体模型并计算其回线源瞬变电磁三分量磁场响应。结果表明：水平方向电导率各向异性对三分量磁场响应均产生较大影响,其中x轴各向异性对?B_y/?t分量响应的影响大于?B_x/?t,y轴各向异性对?B_x/?t分量响应的影响大于?B_y/?t,z轴各向异性对三分量磁场响应几乎没有影响;浅部地层的电导率各向异性对三分量磁场响应的影响占主导成分;当采集点在x方向距异常体中心小于y方向时,x轴各向异性对三分量响应影响程度大于y轴各向异性,反之亦然。基于本文研究成果,可为各向异性地层条件下瞬变电磁三分量处理解释提供一些有价值的理论借鉴。     

磁源瞬变电磁法中心回线装置全程视电阻率定义及计算

讨论了磁源TEM中心回线装置全程视电阻率的计算问题。利用电偶极子的瞬变场叠加来计算磁源TEM中心回线装置的瞬变场,均匀半空间的计算结果表明,该方法是可行的。用电偶极子的瞬变场定义了磁源瞬变电磁法中心回线装置全程视电阻率,通过对二、三、四层电性断面的视电阻率的计算,并与TEM晚期视电阻率进行了对比,说明了该定义的优越性。实测磁源TEM资料的计算表明,用电偶极子的瞬变场定义的磁源瞬变电磁法中心回线装置全程视电阻率较好地反映了电性断面特征,其对浅层磁源TEM探测及资料解译具有使用价值。     

基于二分法的中心回线式航空瞬变电磁电导率深度成像方法研究

由于在均匀半空间模型的垂直感应电动势与模型电导率之间存在"二值性",这对进行视电导率求取带来了一定的困难。以中心回线式直升机航空瞬变电磁法为例研究电导率深度成像(CDI),利用分段二分法改进视电导率搜索从而找到一个更符合理论的视电导率值,然后根据扩散深度求得各层的视深度,最后对成像深度进行微校正后建立CDI成像结果。用层状模型进行验算结果表明,该方法对低阻薄层,特别是浅部成像有很好的效果,该方法简单易行且成像效果较为理想。     

瞬变电磁法多匝小回线装置实验对比

采用实验方法对多匝同一小回线和重叠小回线两种瞬变电磁法工作装置进行了对比研究,探讨了两种装置参数随线圈匝数的变化关系,从而为野外实际勘探提供数据参考。首先在地下一定深度埋置一低阻体,在该低阻体正上方布置一条测线,然后先分析单点数据的发射磁矩、关断时间、感应信号强度随线圈匝数的变化关系,在此基础上对比不同装置随线圈匝数变化的多测道剖面图,分析两种装置的异同点。实验表明两种装置的发射磁矩、关断时间、信号强度及对异常体的分辨能力都随发射线圈匝数的增加而增加;在相同匝数情况下,同一回线的发射磁矩和关断时间稍大,但有效信号部分能量衰减快,信号强度相对较弱,探测深度较浅,然而在有效探测深度下,同一小回线装置对低阻异常体的分辨能力更强。