巷道直流电阻率法超前探测三维数值模拟

针对巷道直流电阻率法超前探测的三维数值模拟,应用代数多重网格快速算法对二次场的有限差分问题进行求解。将均匀全空间板状体数值结果与解析解对比,最大误差不超过0.28%。模拟结果表明,巷道空腔对测量结果存在一定影响,采用比值曲线消除该影响,修正后的视电阻率极值与理论值误差为2.4%。进一步研究受旁侧影响的前方异常识别方法,可通过在不同巷道面进行定点源测量或掘进过程中的定点测量来识别旁侧影响,达到准确探测前方异常的目的。      

校正电磁频率测深“静态偏移”的有效方法

在进行直流电测深、大地电磁测深以及电磁频率测深等各种大地电阻率法测量时，局部近地表电性不均匀体（冲积物、河床、山坡局部潮湿带、盐渍体以及岩石露头等）经常严重地影响所观测到的视电阻率数据，使视电阻率数据产生与频率无关的     

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。     

大地电磁测深中薄层响应特征与地质目标体拾取的探讨

基于理论模型的正演模拟,探讨了大地电磁测深法中的薄层响应特征,考察不同盖层深度、薄层厚度以及围岩电阻率比等参数对测深曲线的影响,并采用背景值最大归一化建立视电阻率与盖厚比的关系曲线图,总结出高、低薄层的电性响应特征。针对地质目标体的拾取,建立了均匀半空间下的近地表非均匀体与地质目标体理论模型,对比TE、TM极化模式下视电阻率、阻抗相位的单点响应曲线与正演响应拟断面图,总结出区别非均匀体与局部地质目标体异常的重要响应特征。     

中条山铜矿某工区激发极化法三极测深及其三维反演效果

文章简单描述了时域激电法原理、技术和测区地质概况及岩(矿)石电性特征.单极-偶极装置测深电阻率和充电率二维反演模型能够有效地圈定电性体在纵向和横向的分布特点,依据二维测深数据进行三维反演可获得电阻率和充电率异常曲线图,推测了不同深度范围内断裂和主要岩性分界,极化体空间分布位置和走向,钻探验证见铜矿化于划分的激电异常带,激电二维测深及其数据三维反演取得了较好的地质效果.     

基于非结构有限元的电阻率超前探测中旁侧异常影响特征研究

为了进一步探究旁侧异常体在巷道电阻率超前探测中的影响规律,提高探测精度,采用基于对偶加权后验误差估计的自适应非结构有限元法进行三维正演研究。首先通过无限大垂直板状体模型验证了该方法在超前探测模拟中的适用性和准确性,建立无旁侧异常体模型模拟巷道中的超前探测响应;然后分别对高低阻旁侧异常体的方位、与巷道h和掌子面的距离、巷道大小、不同供电和接收方式以及在多层介质中对超前探测的影响进行了数值模拟。结果表明：巷道前方异常体的实际位置可由异常曲线极值推断出;高低阻旁侧异常体的响应总体上不会掩盖巷道前方的异常响应特征,但会使对应范围内的异常曲线出现凸形或凹形畸变,畸变位置与实际位置相符合;巷道空腔的存在加强了底板异常响应,不同巷道大小对顶板异常影响不同,总体上不会影响巷道前方的异常响应;多层地层中,异常响应曲线仍能反映出旁侧异常体的实际位置,巷道前方的异常响应特征是否会被掩盖要视各层电阻率大小情况而定。干扰异常的辨别需要结合实际进一步开展研究。     

“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。     

矿井层测深三维地电体异常规律研究

依据电磁场理论，构建地电模型，利用有限差分对矿井三维地电异常体进行数值模拟，得到异常体在电阻率不同、至巷道距离不同、及测点不同情况下的层测深曲线，并对其分布规律进行分析研究。通过模拟矿井三维地质异常体地电异常响应特征，并与井下实测层测深曲线对比和分析，论证了矿井三维地电体数值模拟的正确性。     

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。     

球体模型的视电阻率特征及其影响因素的分析

利用计算机模拟技术,以直流电法中二极装置为研究对象,讨论了地下均匀无限半空间中存在球形异常体的测深曲线的异常特征和探测深度问题。这里定义了最小、最大、最佳探测可靠异常极距,并讨论了最小、最大、最佳探测可靠异常极距与球体半径、球体中心埋深、相对电阻率的关系,来说明二极装置在球形异常体条件下的勘探深度。     

水平电偶源r方向电场值应用的理论研究

根据准静态极限条件下,水平电偶极源在均匀半空间表面产生的r方向电场分量E r表达式,分别在一维和三维条件下,对E r进行数值模拟并迭代计算出相应视电阻率,讨论E r的观测范围和应用优势。在一维条件下,通过对四种典型层状模型(两层D、G,三层H、K)的数值计算,并与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:E r比E x受测量方位的影响更小;在三维条件下,选取均匀半空间存在异常体的模型,采用积分方程法对E r进行数值计算,与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:当均匀半空间存在低阻异常体时,E r对低阻体y方向边界的反应比E x效果较好。     

重磁解释中健全的极大似然法及三维反演

本文介绍了JOAO.B.C.SILVA提出的重磁解释中健全的(Robust)极大似然反演方法的基本原理,讨论了重力二度体非线性几何参数的反演情况,并将该方法扩展到三维重、磁非线性几何参数反演中。重点讨论了场值中有较大随机干扰、有不同类型的地质噪音源影响下的反演结果。理论反演结果表明,该方法有比最小二乘反演方法更接近实际的解,从而提高了解的可靠性,对于重磁局部异常或孤立异常有较好的反演效果。     

隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究

含导水构造和岩溶裂隙水的探查是亟需研究和解决的关键问题。直流电阻率法以其对低阻体反映敏感、分辨率高等优点被引入到隧道掌子面前方含水构造的预报工作中。首先,推导出了无限全空间中球体含水构造直流电法超前探测的解析解公式,并在利用有限元数值方法进行正演分析的基础上,借助“比较法”将含隧道腔体的三维空间中超前探测视电阻率数据转换为无限全空间中的数据,并探讨了由MN电极附近电阻率不均匀所造成的干扰以及识别和去除这种干扰的方法。然后,设计了基于全空间球体含水构造超前探测解析公式的阻尼最小二乘反演方法,对隧道中多组球体含水构造模型进行了较为成功的反演。另外,探讨了其他形状的有限体积的含水构造超前探测异常规律,提出了“等效球体”的概念,亦在全空间球体含水构造超前探测解析公式的基础上设计了快速反演方法。最后,利用物理模型试验验证了有限元数值正演方法和阻尼最小二乘反演技术的可行性和有效性,为实际工程中含水构造的直流电法超前预报奠定了基础。     

大地电磁静态效应模拟研究

通过数值模拟分析模型宽度、厚度、埋深、电阻率等参数对视电阻率、视相位的影响,发现TM模式受静态效应影响严重;异常体产生的静态效应畸变随埋深变浅而增大,地表异常造成的畸变尤为严重;异常体与围岩的电阻率差异越大造成的静态效应越明显;相比厚度,同比改变异常体的宽度对视电阻率的影响更大.通过曲线拟合各参数与视电阻率的相关函数,估算参数计算异常体对视电阻率的影响程度,以达到改正的目的.     

Geostatistical integration using 2-D electrical resistivity and 3-D gravity methods for detecting cavities in a karst area

Two-dimensional (2-D) electrical resistivity and three-dimensional (3-D) gravity explorations were undertaken to estimate the 3-D distribution of karst cavities at the area of Yongweol-ri in Korea where ground subsidence has occurred. Although the gravity method is a low-cost way of analyzing a 3-D continuous structure, its vertical resolving power is poor. In contrast, the electrical resistivity method can provide a 2-D and/or 3-D subsurface structure with a much higher lateral and vertical resolution than the gravity method. Accordingly, geostatistical methods and density information were used to enhance the 2-D resistivity structure revealed by the electrical resistivity method into a 3-D structure. The assumptions are, first, that each data set senses the same underlying geological structure in terms of different material properties and, secondly, that two different material properties are correlated locally or globally throughout the entire target area. As a result, the distribution of limestone cavities can be estimated under the assumption that they are mostly filled with groundwater and clayey soils and have abnormally low levels of resistivity and density. The estimated distribution corresponds with the grouting, borehole imaging and monitoring data. In this example, it can be seen that the integration analysis of 2-D electrical resistivity and 3-D gravity methods is a very powerful tool for 3-D subsurface imaging and that the method can provide enhanced imaging capabilities for 3-D cavities.     

Resistivity imaging survey to delineate subsurface seepage of hydrocarbon contaminated water at Karbala Governorate,Iraq

This research is an attempt to accomplish a 3-D resistivity imaging survey, which was carried out near a water well contaminated with hydrocarbon materials in Karbala governorate. Two-dimensional resistivity imaging measurements were collected along four parallel profiles, using a Wenner array with electrode spacing of 1 m. The RES3DINV program was used to invert the apparent resistivity data. The results displayed a resistivity distribution of the subsurface in a three-dimensional volume. Thus, both the horizontal and vertical extents of the contaminated zone were displayed. This technique revealed a low resistivity zone at depth ranges from 3 to 6 m in the investigation area, but the seepage starts at depth ranges between 2 and 3 m and continues down depth (may be to the groundwater level). This low resistivity zone is the most likely location for a subsurface seepage of contaminated water. It is clear that the sufficient measurement points along 2-D lines in a small area can increase the 3-D imaging resolution, and nearly real 3-D imaging can be achieved, when the size of subsurface anomaly compared with the electrode spacing (a) of the Wenner array is taken into consideration.     

含油污水污染地下介质的电性异常模拟及实例分析

为了提高电阻率法对地下介质污染问题的探测能力,分析了含油污水污染地下介质后引起的导电性变化,建立了适用于该问题分析的地电模型。利用2.5维有限元的方法正演模拟了采用温纳、施龙贝格、偶极和二极装置监测时所得的典型电异常剖面。正演模拟结果显示不同装置对污染区的反映能力不同,相对而言施龙贝格和温纳装置对污染区分布的反映较为直观。饱和粘土的含油污染区用温纳装置测量,剖面上表现为相对高阻异常特征,异常区域分布和污染通道相吻合。应用实例也证实了这一分析。     

三维张量CSAMT响应特征研究

张量CSAMT(可控源音频大地电磁法)能完整地描述三维的地电信息,更适应复杂地质条件下的地质勘探。采用将总场分解为一次场和二次场的策略,用差分近似微分形成大型线性方程组,通过解方程组得到张量CSAMT三维正演结果。通过计算低阻和高阻目标体的响应,发现卡尼亚视电阻率和视阻抗相位对低阻体表现为低值异常,对高阻体表现为高值异常,视阻抗相位达到极值时的频率比视电阻率达到极值时的频率要高。张量CSAMT对低阻体比高阻体更灵敏,在同样条件下,高阻体的异常区位置相比于低阻体会上移。某工区的勘察案例表明,根据卡尼亚视电阻率异常能定性地判断地下异常体的存在,为解决地质类问题提供了依据。本研究为张量CSAMT三维反演提供了基础。     

瞬变电磁异常图示方法探讨及其应用效果

论述了由瞬变电磁法(TEM)测得的异常绘制深度视电阻率断面图和等标高视电阻率平面图并建立地下三维地电空间的TEM图示新方法。通过实例证明这种方法应用于寻找具有一定深度的盲矿体及解决隐伏工程地质问题效果较好。     

黑山铜镍矿重磁电异常解释

通过钻孔与地面物性测定,查明含矿岩体和硅质板岩都具有较高的极化率和相对较低的电阻率,是引起电性异常的主要因素。利用重磁异常推断岩体的空间分布形态为一向下延伸长度大于走向长度的岩柱。由重磁异常圈定的岩体范围内电性异常为矿体引起,其外为岩性异常,这是区分矿与非矿异常排除干扰的最佳标志。