全空间中空腔内壁点电源场电位的边界元算法及其应用

本文应用边界元数值计算法对全空间中空腔内壁点电源场的电位求解。并将其有效地应用于井下电阻率法三维模拟计算中，从理论上给出了巷道电阻率法中正常背景场与异常场的某些基本规律以及实际资料解释中所需注意的问题。     

论直流激发极化法的视电阻率参数

直流激发极化法,计算视电阻率的一次场采集于供电方波的末端时间,从而包含了被激发形成的二次场。在高极化率地质体上,得到的视电阻率将削弱其低阻特性或放大高阻特性。为此,建议在野外工作中,应对所采集的一次场作适当的处理后,再计算视电阻率,以降低这种影响。     

岩柱中水体入渗过程的高密度电阻率成像法研究

本文应用高密度电阻率成像法探讨了室内实验尺度岩柱中的这一人渗过程。首先建立了电法勘探的电位场数学模型，用有限元法进行了电位场正问题的求解。然后应用基于序列二次规划(SQP)方法的电阻率反演算法，由测量数据反演得到了岩石电阻率在二维空间上的分布。由岩柱中水体人渗过程的电法测量数据反演得到的电阻率图像反映了岩柱中水分的空间变化过程。岩柱中电阻率的空间分布及其随时间的变化表明水体的人渗是不均匀的，在岩柱周边渗流较快，而在中部存在滞后现象。得到的相对电阻率图像也反映了岩柱周边存在的微裂隙。     

瞬变电磁勘探技术在探测采空区中的应用——以阳煤集团氧化铝厂采空区勘探为例

瞬变电磁法(TEM),是利用不接地回线向地下发送一次脉冲瞬变磁场,再测定一次脉冲瞬变磁场引起的二次涡流场的方法。当地下存在电性不均匀体时,会观测到电性不均匀体的涡流异常场,通过对异常场的分析研究,推断矿体、地下水、采空区等地下盲体的存在和部位。华北石炭-二叠煤系地层的电阻率比非煤系地层的电阻率值高,铝土矿层电阻率相对较低,下伏奥陶系灰岩电阻率最高。地下矿体局部被采出后,对应地层的导电性随采空区的塌陷程度及赋水情况不同,表现为相对较高的电阻率或较低的电阻率值,依据此特征成功地利用瞬变电法应用于采空区探测中。     

高密度电阻率法地形影响校正

采用有限元法实现高密度电阻率法二维模型的正演模拟,将一定地形条件下的二维地电模型的视电阻率响应,分解为畸变场和正常场二部分进行分析.采用比值法消除由地形引起的畸变场,从而获得水平地形条件下二维地电结构的视电阻率值.在实际资料的校正中,取得了较好的应用效果.     

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。     

煤层顶板水渗流视电阻率响应实验研究

通过设计渗流物理模型进行室内实验,用网络并行电法技术采集渗流地电场参数,解编和计算得到视电阻率的动态响应图像,分析认为:煤层开采造成顶板岩层遭到破坏后,上覆水体通过导水裂隙带的渗流可以用视电阻率进行跟踪表达。在相同的时空背景下,随着水量的注入,低阻区的发展呈梯度状蔓延,梯度与水流方向一致。并行电法监测技术获取的视电阻率数据对于渗流场的响应是显著的。3种渗流条件下,视电阻率的变化幅度都已经达到渗流场视电阻率背景值的同一数量等级。视电阻率剖面图中,同时可以反映水的流向和到达位置。利用并行电法技术采集和处理而得到的视电阻率图像可判断煤层开采过程中顶板水情的变化,预测煤矿顶板突水危险,为矿井顶板水害的预警工作提供依据。     

2.5维各向异性介质直流电法异常场的正演模拟

为了提高二维直流电阻率法的数值模拟精度,这里实现了2.5维各向异性介质点源直流电场异常场的数值模拟。首先推导出2.5维各向异性介质总场和异常场满足的变分问题;然后采用矩形内三角网格的方式进行单元剖分,三角单元内二次场值和异常电阻率均设计为线性变化。为了简化背景场的计算,将背景介质的电性主轴与观测坐标系的夹角设计为零,从而避免了直接计算任意各向异性介质电位的傅里叶变换步骤。同时对计算中点源波数的选择和适用情况进行了讨论。最后通过对简单层状模型的计算,与解析解进行对比,验证了本数值算法的正确性和可靠性。比较常规各向同性介质模拟方式,本数值模拟发现直流电阻率法对横向电阻率的变化更为明显。     

感应源电阻率法和激发极化法

本文向读者介绍Macnae和Irvine 1988年提出的感应源电阻率(ISR)法和感应源激发极化(IIp)法。这些方法用一个不接地的大回线发射系统作为电场源并用一个接地电场接收机测量地中感应的电场。同常规的电阻率法和激发极化法相比较,ISR法和IIP法的主要优点是晚延时的感应初始场电平与大地绝对导电性无关,随深度减小缓慢并不受覆盖层导电性影响。     

任意三维地电模型视电阻率异常的边界元法数值解

边界元法(BEM)是一种新的数值方法。由于该法可以降低所研究场问题的维数,因而边界元法较之域型法(FEM和FDM)具有应用简便、数据量少、计算快、精度高等优点。从而,用该法解决了域型法难以实现的三维地电模型视电阻率异常的计算问题。本文论述了用边界无法求解点源场地表水平和起伏下三维地电体位场问题的方法原理和数值处理技术,并给出了若干算例:导电球状矿体上视电阻率数值解与解析解结果;导电球状矿体上不同测线上视电阻率平剖曲线;三维山脊地形下导电椭球状矿体上视电阻率联剖曲线及其地形改正结果等。由本文内视电阻率的边界元法数值解与解析解结果对比的一致性和三维地形校正的显著效果,表明了边界元法是求解任意三维地电模型上位场问题的有效方法。由于用该法实现了对任意三线地质体上空间位场计算,必将推动三维电法勘探工作的开展与深入研究,无疑会对提高电法勘探的地质效果发挥重要作用。     

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。     

井地-高密度电法联合数值模拟研究

从点源场的边值问题出发,利用有限元推导了井地电法和高密度电法2.5维的详细解法,并编制了相应的程序。利用均匀半空间的地电模型进行了正演计算,并与地下真实电阻率进行了对比分析,验证了算法的正确性。在此基础上对均匀介质中存在对称高阻体和边缘高阻体的模型,进行正演模拟,分别得到其井地电法的视电阻率断面图和高密度电法的视电阻率断面图。结果表明,结合两种方法可以对地下存在的高阻异常体进行有效精确地探测。     

电阻率法地形改正中的点电源场与线电源场问题

遵照毛主席关于"教育要革命"的教导,我们在电法勘探的教学实践中,批判了理论脱离实际的错误倾向,努力使教学工作与生产实际相结合.根据我国山区多的特点,我们对电阻率法的地形改正问题,进行了专题性实验研究和理论上的探讨,批判了苏修某些"权威"的错误观点和一些传统观念.在研究和探讨的过程中,得到了一些新的认识,使教学质量有所提高.在此介绍一下我们对电阻率法地形改正中有关点电源场与线电源场的若干认识.     

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。     

大地电磁测控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响应和地形的ＭＴ响应,采用幽会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,完善在地电磁测深视电阻率的地形校正。     

利用ERT数据推求非均质多孔介质渗透系数初探

高密度电阻率成像法（ERT）能通过改变间距来对不同尺度上的地质体特征进行描述，近年来广泛地应用于地质、工程等领域。本文从电流场和渗流场的相似性出发来研究电阻率和渗透系数之间的关系，简要介绍了利用ERT技术所得的电阻率数据推求渗透系数的基本原理，并利用张家港大新和塘桥两处的ERT测量数据推求出渗透系数。与两地抽水试验结果和岩性取样分析的结果分别进行对比，结果较为吻合。     

基于LMS算法的三维电阻率采集系统的干扰场实时补偿

三维电阻率勘探需探查地下电性精细结构,各种干扰场的存在会严重影响勘探结果,因此,对三维电阻率中数据采集系统受到的干扰场进行实时补偿以削减干扰的研究就显得很有必要,它应该成为电法勘探领域中一个有意义的研究课题。探讨LMS自适应滤波算法的基本结构和性能特点,推导出LMS算法的迭代公式。采用自适应滤波算法对三维电阻率的采集系统受到的人工干扰场及天然干扰场进行实时自动补偿,取得了较好的效果。     

激电参数微分曲线法初探

由一次场电阻率曲线料率导出的K剖面法,引出了激电二次场各参数的导数,从而建立了激电参数微分曲线法。本文阐述了该方法的原理及应用实例。     

用交流电阻率法探测煤矿导(含)水构造

分析了煤矿井下地球物理场的特殊性,指出电阻率法的频率域测量方法具有压制工业干扰能力强、克服电极接地条件差的优点,适用于煤矿井下作业环境的需求。煤矿井下实际探测结果说明,交流电阻率法在三维空间内异常定位准确,适用于煤层是否存有导(含)水构造的采前探测。     

基于COMSOL的起伏地形三维大地电磁数值模拟北大核心CSCD

COMSOL是一个多物理场仿真软件,笔者尝试将其应用于大地电磁法的数值模拟,研究起伏地形对大地电磁响应的影响及解决方案。本文由麦克斯韦方程组出发,施加第一类边界条件,将地形起伏数字化为参数化曲面,导入COMSOL进行计算。在对COMSOL的精度进行了验证的基础上,分析不同频点所需内存以及自由度,然后选择合适的频点进行研究。将三维起伏地形的模拟结果与无地形起伏时的结果进行对比,总结出山谷、山峰地形对三维大地电磁响应的影响,发现在XY模式下,地形对视电阻率的影响大于相位,在视电阻率等值线图中能够清晰地看出起伏地形的轮廓,而在YX模式下,地形对相位的影响大于对视电阻率的影响。最后,利用“比值法”进行地形校正,校正前由于起伏地形影响,在异常体附近会出现部分视电阻率数值跳跃现象,通过校正有效抑制了起伏地形对异常体附近视电阻率的影响,校正后的视电阻率曲线整体上移,并且异常体周围的视电阻率值也趋于背景场值,获得了较好的效果。