井下地电阻率观测影响系数分析——以江宁地震台为例

采用水平层状均匀介质中点电源位于任意深度时的电位解析表达式,以江宁台3层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测时各层影响系数随深度、极距的变化,并结合探测深度探讨了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深时的作用。结果表明,对于"K"型电性结构,江宁台井下观测对地表、浅层干扰有较强的抑制作用,其短极距观测对地表、浅层干扰的抑制能力显著优于长极距观测;长极距观测在电极埋深H小于100m时对地表介质季节性的干扰具有放大作用;浅层影响系数一定时,电极埋深和供电极距需同时增加;江宁台井下观测供电极距AB/2取100～150m、电极埋深H为250m较为合理。     

井下视电阻率观测影响系数分析

采用水平层状均匀介质中点电流源位于任意深度时电位解析表达式,分析了井下对称四极视电阻率观测时影响系数随深度和极距的变化。结果表明对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间关系复杂;对于某些电性结构和在一定深度范围内,井下观测对表层干扰具有放大作用。对于固定的电极埋深,小极距观测主要体现观测装置所在处的介质层信息,深部介质的影响系数随着极距的加大而增加,浅层影响系数一般先上升后下降;观测极距足够大时,井下观测影响系数逐渐接近于地表观测的影响系数,井下观测的优势得不到体现。本文以天水台为例讨论了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深过程中的应用。分析结果对在不同电性结构中实施井下地电观测时具有一定的参考意义。     

多点渗漏垃圾填埋场三维电学检测能力及影响因素分析

通过理论分析与原位实验,研究三维电学监测系统对垃圾填埋场多渗漏点位置的检测能力,分析影响检测效果的主要因素,以为设计经济、合理、有效的实时监测系统提供依据。结果表明：膜下电位监测法具有清晰的理论基础;供电电流强弱只影响测量电位值大小,不改变其异常形态,供电强度应以保证测量电位具有较高信噪比为原则;电极系极距大小会影响对相邻漏洞的检测能力,当极距小于相邻漏洞间距时,系统可对漏点位置进行有效反映;供电电极A在填埋场顶层中部布设、B极在膜下多点相连布设的布极方式,有利于漏点检测;漏洞越大,相应位置的测量电位值越高;划痕状漏洞不易被测出。利用膜下电极系测量的电阻率剖面对漏点具有较好的反映能力,并可实现渗滤液在地下扩散过程的监测。     

海洋直流电阻率法电测深装置响应分析

海洋直流电阻率法是海洋电磁勘探的重要方法之一,已经在许多海底资源探测中得到实践.本文推导了供电电极位于海底时四层水平层状介质电位表达式和视电阻率计算公式.根据快速汉克尔滤波法,计算含有贝塞尔函数的积分,编写MATLAB程序计算水平层海洋地电模型电位和视电阻率,探究海水深度和沉积层厚度对于视电阻率曲线的影响.研究表明海水越深,海平面对视电阻率曲线影响越小;沉积层厚度越薄,视电阻率异常响应越明显.建立了各种地电模型,并用二极装置、三极装置、偶极装置进行探测,对不同装置获得的视电阻率曲线进行分析,得出偶极装置对于滨海低阻层和高阻层异常反应能力较强.分析了低阻环境下不同装置在不同供电电流下接收端的电位信号强度,研究发现供电电流强度仅在收发距较小时对接收端电位信号强度影响较大,且供电电流越大电位信号强度越高.本文的结果为深入研究海洋直流电阻率法装置类型应用于海底资源探测奠定了基础.     

深埋电极的地电阻率观测研究

首先研究了四极观测系统装置系数与电极埋深的关系;然后给出了点电流源在3层地壳模型的地表和第二层时,电源所在层的电位的解析表达式;最后将天津宝坻地区的电性结构简化成一个3层模型,计算给出了当地表层和基岩中的电阻率出现变化时,在地表和基岩上层开展四极地电阻率观测结果与供电极距和深度的关系.     

走航式电法快速探测技术

以传导类电法勘探原理形成的走航式电法快速探测技术,采用迫近目标体的水下单极供电、多个测量电极线性排列测量电位的方式对水底隐患或掩埋良导目标体进行探测.利用ANSYS软件进行有限元数值模拟的结果表明:探测顶部离水面14m、半径5m的良导球体,当与水平电极系所在直线重合的测线过球顶正上方且距球心9m时,电位相对异常极大值超过8%;水槽物理模拟结果与数值模拟结果很好地吻合,综合验证了走航式电法快速探测技术的有效性.所测数据无需视电阻率转换,同时整套测量系统具有装置灵活与测量快速的特点,适合对江河堤坝和库区渗漏隐患以及水底金属结构物进行快速探测.     

人工边界高频振荡失稳机理的一点注记

进一步完善了人工边界高频振荡失稳机理的解释. 解析证明了对于一维波动模型的离散模型, 当人工波速大于1.5倍的离散空间步距与时间步距的比值时, 则在某一高频段内, 其稳态波动解在人工边界上反射系数的模大于1的命题. 在此基础上对失稳的高频段作了进一步的讨论, 揭示了高频振荡失稳发生于对波动数值模拟无意义的高频段.      

深井电极交叉供电对自然电位的影响

通过实验论证平凉地震台深井电阻率观测自然电位畸变由电极交叉供电造成,讨论分析不同电极供电对自然电位的影响。结果表明:对测量极供电,会影响自然电位,不会影响电阻率测值;单极供电对自然电位的影响表现为阶跃突跳,并以指数形态恢复,恢复时间约10 h,干扰峰值与供电电流、供电时间等有关;对观测数据进行校正,取得较好效果。     

二层剖面地电阻率测量的最佳电极距选择

本文从二层电性结构模型出发,计算了理论的表层电阻率干扰变化幅度,并列举了三个观测事实。讨论了在不同电性差异下选择“最佳供电极距”的问题。结果认为,在两层电性差异小于3倍时,L增大至干扰层h_1的10—20倍时能收到压制表层干扰的最佳效果。两层电性差异很大、特别是第二层为高阻层时,用增大供电极距压制表层干扰是无效的。     

山西境内地电阻率正常变化特征

通过对山西境内地电阻率正常变化的研究,发现ρ_s值具年变规律,这是由于测量体积内表层地下水位等因素的干扰所致.为便于分析、提高观测精度,认为加大供电极距、深埋电极可以排除年变化.     

边界元算法在电法勘探正演中的应用综述

边界元算法是一种计算量小,方便有效的处理开域电、磁场的数值模拟方法,被广泛应用于电法勘探正演领域.本文详述了用边界元算法对电法勘探中电、磁场进行的正演数值模拟,包括稳定电流场的直流电剖面法、直流电测深法和充电法,大地电磁场和人工源谐变电磁场.其中涉及了2D、3D地电体的正演计算和地形校正.对于目前应用广泛的人工源电磁法的3D边界元数值模拟,提出了六点具体的研究发展方向,希望对今后研究有一定帮助.     

不同激励源井地电位成像技术三维正反演方法研究（英文）

井地电位成像是通过套管向井中供电或将电源放在井中,在地表观测电位异常的一项技术,其供电源有线源和点源两种类型。为了研究这两种电源对地下异常体产生的电位异常特征,本文针对不同激励源,采用有限差分方法进行数值模拟研究,在线性方程组求解电位时引入不完全Cholesky共轭梯度(ICCG)迭代方法,分别实现了点源和线源井地电位成像技术的三维正演。最后,基于阻尼最小二乘法实现了井地电位成像技术的电阻率三维反演。设计不同地电模型分别进行正演和反演试算,正演结果表明,供电电源的类型不同,异常体在地表的电位异常特征也不同;反演结果表明,低阻体的反演结果要好于高阻体,点源置于异常体下方时反演的电阻率对异常体边界的识别比线源更加准确。     

电法填埋场渗漏检测极化噪声的剔除方法

电学填埋场渗漏检测方法是利用漏洞电流引起的感应电势异常来定位防渗膜上的漏洞位置.当漏洞电流较小时,检测电极上的极化电位噪声极易将电势的异常值淹没,导致漏洞定位的失败.基于电极极化电位噪声的特点,提出了采用低频交变方波供电的方式来剔除该类噪声.在小型模拟填埋场中的实验结果表明:当回路电流为70 mA,膜上供电电极接电源正极时,防渗层上的两个漏洞只有一个被检出;膜上供电电极接电源负极时,则两个漏洞皆未被检出;将两次实验数据对应相减,则两个漏洞皆被准确定位.     

平凉台井下地电阻率观测影响系数分析

根据地电阻率影响系数理论,以平凉台4层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测影响系数随深度和极距的变化。结果表明:对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间的关系复杂;通过计算各层影响系数的大小,认为平凉台井下观测对地表及浅层干扰有较好的抑制作用,其分析结果可为在类似台址电性结构中实施井下地电阻率观测时选择电极埋深和供电极距提供参考。     

昌黎地电台多极距观测系统的设计

基于对昌黎地电台地下介质的一维电性结构模型,分析了不同深层介质的响应系数、多极距布设方式及理论探测深度。结果表明:当MN分别取1/3 AB、1/4 AB、1/5 AB时,各层的响应系数变化趋势非常一致;据初始电性结构模型分析,4个不同深层中第3层的电阻率测值贡献率最高,达到70%,因此,在设计多极距观测布极时主要考虑第3层的贡献,该层的供电极距对取300~500m较合适,第3层最大贡献率为60%,当供电极距对不超过1 000m时,第4层贡献率仅为20%;根据不同深层介质响应系数分布情况和台站实际观测条件限制,多极距布设方式为5种,分别为1 000m、500(或400)m、400(或300)m、125m、30m。5种布极的理论探测深度在14~96m,此结果由昌黎台介质的电性结构所决定。     

井地电位测量系统的三维正演

针对井地电位测量系统的正演数值模拟问题,首先介绍了该系统的正演基本理论,然后采用"镜像"法,推导了垂直有限长线电流源在无限大半均匀介质中任意深度时的正常电位解析式,并在此基础上,推导了相应的装置系数和混合边界条件公式.结合有限差分法,实现了正演模型的求解计算.数值模拟中,采用不同的正常电位公式,混合边界条件公式和装置系数公式,分别建立了均匀介质模型、高阻异常体模型和低阻异常体模型,并对异常体正演响应的异常特征和分布规律进行了对比分析.结果表明,所推导的公式模拟异常体电位响应更准确,为后续更精确的反演和解释现场测量数据奠定了基础.     

WL3型稳流电源

一、前言我国现行的地电阻率观测方法,采用的是中常大小极距的四极对称法。测量仪器多使用DDC—2A电子自动补偿仪。供电方式大致可分:1.整流供电,供电时将供电电流调到某一固定值上,测人工电位时,若电网电压,负载电阻发生变化,均会引起供电电流的变化,致使地电阻率观测误差大;2.稳压供电,对供电电流值要进行测量,也会引入误差;3.稳流     

坑道直流电阻率超前聚焦探测的影响因素及最佳观测方式

本文在简要介绍坑道超前聚焦探测原理的基础上,对坑道直流电阻率超前聚焦探测的影响因素及最佳观测方式进行了研究.通过有限元法对不同尺度的坑道、不同距离的旁侧异常体以及不同观测方式等条件下的地电模型进行了模拟计算.结果表明:旁侧异常体距离坑道越近,对异常曲线影响越大;坑道大小对超前聚焦的影响可忽略.在压制旁侧干扰方面A-M-A0装置要优于A-M装置,实际工作中应尽量增大供电电极距A0A,并使测量极距A0M与供电极距A0A满足A0M/A0A=0.6关系时,可达到最佳探测效果.     

基于密集直流电位数据探测钢筋混凝土结构裂缝

本文介绍一种基于密集直流电位数据探测钢筋混凝土结构裂缝的新方法,克服钢筋混凝土结构内部钢筋等不均匀体的影响.首先利用局部加密非结构化网格离散存在裂缝的钢筋混凝土结构三维模型;其次采用有限元法三维数值模拟单点供电逐点密集观测电位的数据采集方式,分析钢筋和裂缝对结构内部电流分布及观测数据的影响;最后将上述方法应用于实际的钢筋混凝土结构裂缝探测.结果表明:(1)裂缝造成结构内部电流"绕行",裂缝两边的电位存在明显的"断崖式"变化;(2)钢筋使结构中的电流汇聚,结构表面的电流密度减小,造成所观测到的电位变小.但电位曲线连续光滑,对裂缝探测不产生影响.通过密集采集直流电位数据探测钢筋混凝土裂缝是可行的,且不受结构内部不均匀介质的影响.钢筋混凝土表面裂缝的精确探测,有助于尽早发现结构中的质量问题,为后期处理提供科学依据.     

有限元模拟中边界条件对计算结果的影响

本文从总电位法和异常电位法两个方面,分别就直流电法有限元中所采用的三类边界条件对计算结果的影响进行了分析,为采用合适的边界条件及选取最佳边界距离来提高正演精度提供了基础.结果表明,混合边界条件精度最高,可大大缩小求解区域而不影响计算精度,其次是Dirichlet边界条件精度较高,但测点越靠边界误差会越大,必须取足够大的边界区域,齐次边界条件的误差比较大,但如果采用非二极装置,通过电位差计算得到的视电阻率,由于无穷远边界对电位差的影响基本消除,视电阻率计算误差与混合边界条件下的接近,在反演中,为了节省计算时间,经常使用齐次边界条件进行有限元正演.