用边界元法计算点源二维地电体ρs与ηs

边界元法是一种新的微分方程数值解法.本文讨论了用该法求解点电源场中任意起伏地形下二维地电体位场问题的方法原理和数值处理技术,并给出了不同的地电体视电阻率与视极化率的计算结果相应用实例. 结果表明:边界元法是求解电法勘探边值问题和资料处理的一种经济有效的数值计算方法.     

直流电法正演计算中的有限单元法(第三讲)

为了解决在复杂地电条件下电法勘探中场的计算,近十年来,国内外发展了电法勘探正演计算的数值模拟方法,或者称为计算机模拟,其中一个比较活跃的领域就是有限单元法。电法勘探中场的正演计算就是给定地电条件和供电电源的位置,计算地下和地面的电位分布。例如对电阻率法就是给定地下的电阻率(或导电率)的分布和地形形状,计算电位的分布,进而对于具体的供电和测量电极装置计算视电阻率值,这种正演计算是反演计算的基础。但遗憾的是直流电法正演的解析计算往往很困难,对许多地电剖面情况甚至不可能求解     

点源二维电法正演的有限单元法

点源二维任意地电断面电阻率法的正演计算是电法勘探中的一个重要问题。对于这个问题,我们已经实现了有限差分方法的计算,获得了较好的效果。有限单元法是解决电法正演计算又一重要途径,在1971年Coggon首先将有限单元法引进到电法正演的模拟计算中来,以后Rijo等人又发展了这一方法,有限单元法进行电阻率法正演计算的优点,是比较容易拟合实际复杂的地电断电和起伏不平的地形。在实现点源二维地电断面视电阻率异常正演计算的有限单元法中,我们将混合边界条件引入求解,并采朋了若干优化措施,使有限单元法计算视电阻率异常的精度和速度均有进一步提高,获得较好的计算效果。在文献中我们简单地介绍了这个方法,下面我们较详细     

电阻率法地形校正公式的应用条件

本文对地形校正的除法公式和减法公式,分别对山谷和山脊地形条件下赋存地电不均匀体时的应用效果,进行了对比研究.发现两种方法在不同地电断面上的校正效果不同,据此提出了地形校正的新建议.     

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。     

点源二维电阻率法有限差分法正演计算

在寻找金属和非金属矿产,解决水文,工程地质问题和地热资源的勘探中,电阻率法是一种重要的物探方法,但由于该方法计算复杂,正演、反演问题往往停留在定性阶段,从而大大限制了该方法的应用效果和解决问题的能力,我们有必要逐步实现电阻率法资料解释的定量化。如果我们已知一个地区的地电资料,对给定的装置和供电电流值计算电异常值或视电阻率值,这个问题即是电法勘探的正演问题,它是电阻率法定量解释的基础。由于地电条件的复     

水平地形二维地电断面点源电场的正演

本文给出水平地形下二维地电断面的电阻率及面激发极化异常的数值计算方法。首先用镜象法将半空间问题变为全空间问题,然后用付氏变换将点源二维地电断面的三维电场边值问题变换成二维边值问题。再用格林公式将二维边值问题转变成积分方程。用边界单元法解积分方程,并由付氏反变换,获得三维空间中的电位。用本方法计算了几种模型的电阻率异常及激发极化异常,并与模型实验对比,效果是良好的。与起伏地形二维地电断面的边界单元解法比较,本文所需的计算机内存减少很多,计算时间节省几倍。     

电阻率法地形改正的多项式快速计算方法

在金属矿电法勘探或工程、水文电法勘探中,复杂的地形往往使有用异常面目皆非。因而,在用电测资料进行地质解释时,克服地形影响一直是重要问题之一。理论研究和大量野外实践都已充分征明,用比较法进行地形改正可在很大程度上削弱地形干扰,突出有用异常,从而有效地提高了电法勘探的地质效果。     

起伏地形电导率连续变化的三维激电数据有限元数值模拟

为了模拟起伏地形条件下的地电体,这里给出了电导率连续变化的三维激电数据有限元数值模拟方法.在模拟过程中,采用超松弛预条件共轭梯度法解线性方程组,并探讨了模拟的计算精度和效率问题.最后,对起伏地形下的地电体进行模拟,验证了本文算法的正确性和可行性.     

运用坐标转换原理求解多地电体的电位分布

利用坐标平移、旋转、和不同坐标系统之间的转换,本文研究多个大小不同、形状各异、电性不匀的地电体共存于均匀电流场中的电位分布问题,提出了求解这类复杂电性分布的技术思路和方法,给出了在忽略地电体相互影响的条件下,多个地电体共存时电位分布的理论公式和计算方法,探讨了地电体之间影响可以忽略的具体条件。对解决复杂地电分布的正演问题作了有益的探索。     

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。     

利用有限单元法模拟二维MT倾子响应

在二维地电模型中,考虑到大地电磁测深(MT)倾子响应依赖于横电(TE)模式的数值模拟问题,笔者采用矩形网格单元和双二次插值对MT的倾子响应进行求解。首先,给出了二维地电条件下的边值问题和变分问题,并通过有限单元法对模型进行单元剖分、插值、积分和整体合成;其次,通过求解复系数方程组得到了每个节点的电场值;最后,采用差分方法求得电场沿横向和垂向的偏导数值,从而计算出二维MT的倾子响应。通过对2个二维地电模型的倾子响应进行数值模拟,获得了倾子响应的实部、虚部和振幅,结果很好地反映了不均匀体的横向分布情况。     

坑道聚焦直流激电法电流场分布特性及探测影响因素分析

为探究坑道聚焦直流激电法电流场分布特性及其探测影响因素,利用有限单元法对空间场正常电位和异常电位进行求解,基于Comsol软件构建均质三维地电探测模型,采用四面体网格自适应算法进行剖分,对比分析数值求解精度。研究聚焦电流场分布变化规律,确定聚焦效应电流比系数取值范围。沿掘进断面的正前方构造异常地质的三维地电模型,利用等效电阻率法正演模拟掘进断面面积、干扰体、聚焦效应电流比系数等因素对激电效应参量的影响。结果表明：聚焦直流激电法对掘进断面前方不良地质体的探测具有较好的敏感性,坑道腔体内干扰体对目标异常体探测的影响可以忽略,旁侧干扰异常体距坑道底板距离越远,对目标异常体探测影响越小;增大掘进断面面积和聚焦效应电流比系数,可有效增加勘探距离。此研究可为聚焦直流激电法反演提供依据和参考,对推动聚焦电法勘探理论的发展具有重要意义。     

变步长激发极化法有限元数值模拟

用改变剖分步长的方法对三维地电模型进行激发极化法正演模拟计算.首先,在给出三维地电模型异常电位的边值问题与变分问题的基础上,通过对三维激电模型进行变步长的六面体剖分,将异常体部分用较短步长的单元进行加密剖分,并在各个单元上进行插值,于是得到其总刚度矩阵;然后用变带宽方式对其进行编号存储,并选用成熟的LDLT方法求解大型稀疏矩阵,运用等效视电阻率方法求取地表视极化率值.通过用中间梯度装置对几例典型的激电模型进行了正演计算,结果表明,该方法能够达到满意的精度和效果,从而为激发极化正演解释提供有益的帮助.     

时间域电法测量地形响应研究

这里以对称四极装置为例,采用有限元法实现各种地形地电条件的时间域二维电阻率正演数值模拟,运用比值法原理提取地形响应参数,通过对比分析不同电性条件和不同地形条件下的地形响应曲线,得到地形响应参数随地形与介质电阻率变化的一系列规律,并进一步完善了比值法地形校正方法。     

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.     

使用特殊波形场源的频率域电法

金属矿资源多产在地形复杂交通不便的山区,因此特别需要测量速度快,使用方便,且高效的物探方法,笔者曾开发过一系列利用特殊波形场源的电法,进行有关的理论研究和仪器研制,这些方法的应用十分成功,并已成为中国电法勘探方面的标准方法。     

直流电法在复杂地电条件下探测陷落柱的应用效果

本文探讨了在地形恶劣、表层电性不均匀及矿区地电干扰严重的复杂条件下,用直流电法探测陷落柱的应用效果。     

导电纸模拟在电测深地改工作中的应用

几年来,我队在六盘山麓的陇东高原开展山区大面积的电法普查找煤工作。众所周知,地形影响是山区电法勘探的主要干扰因素,而陇东沟谷纵横,地形复杂。为了分辨和消除地形对电测深曲线的影响,首先,我们在队党委的领导下,加强调查研究,深入实际,从实践中求真知,从不利的地形条件中寻找相对有利的地形施工;在测线的布置、测网密度的选择上采用适当的措施;在测地工作中,用视距法定线定点,确保距离的准确;在地形复杂区,采用多搞十字、交叉、联合测深及加密短测线等措施。但是,这些都只能定性地推断地形影响的大小,不能解决地形影响的定量校正问题。