高密度电阻率法二维成像方法及其应用

高密度电阻率法在工程勘察和环境监测中是一种很重要的勘探手段，高密度电阻率法二维成像理论与方法的研究在理论和实际应用上都有着很重要的意义。随着地球物理反演和成像技术研究的兴起和发展，层析成像技术在高密度电阻率法中的应用，提高了高密度电阻率法的勘探质量和精度。本文献电阻率法层析成像技术的前提条件及高密度电阻率法二维成像理论与方法进行了粗浅探讨，最后给出了一些应用实例。     

井间电阻率成像中Frechet导数的算法比较

在用有限元法作电阻率反演计算中，求Ｆｒéｃｈｅｔ导数很重要。本文采用２．５维有限元法，对井间电阻率成像中的二极（ＡＭ）装置，分别用标准方法，格林函数法和扰动法计算了Ｆｒéｃｈｅｔ导数数值解，并对三种算法作了比较     

高密度电阻率法二维勘探数据的三维反演及其在岩溶探测中的应用

三维高密度电阻率法可以有效地解决二维高密度电阻率法在探测空间形态上的不足。将高密度电阻率法二维勘探数据做三维反演,不仅实现了地下空间结构的三维电阻率成像,还克服了传统三维高密度电阻率法在经济成本上的限制。将此方法应用到岩溶勘探中,利用DUK-2A高密度电法仪系统采集数据;然后,把二维高密度数据拼接转化成三维可反演数据,再将反演得到的结果通过三维成像软件实现任意三维地电切片,从而获得丰富的地电结构信息;最后,结合三维切片与钻孔资料对溶洞进行解释,为工程的顺利施工提供科学依据,从而证明该方法的可行性和有效性。     

高密度电法在水电站选址覆盖层厚度探测中的应用

高密度电阻率法是以人工向地下施加外电场,然后通过探测场的参数变化获得电性局部差异,从而认识被测目标的一种勘探手段.该方法可利用覆盖层与下部基岩存在的电性差异来测定覆盖层的厚度.由于其效率高、探测深和精确的地电剖面成像,已成为在水文和工程地质勘察中最有效的方法之一.这里简要阐述了高密度电阻率法发展过程、勘探原理、野外工作方法,并将该方法应用到水电站选址覆盖层厚度探测中,获得了测区部位的视电阻率二维成像图.结合测区地形地质条件、地球物理特征,通过对视电阻率二维成像图异常形态,高低阻等特征的分析,推断出了地下覆盖层厚度,为水电站选址建设提供了依据.     

一种新的二维电阻率模拟方法

目前，对地下介质作电阻率成像需要将研究区域网格化。本文以格林函数为数学工具导出了网格化地电模型二维问题的边界积分方程，该方程适合于电阻率成像。用边界单元法求解该方程可以得出空间电位分布，从而进行视电阻率模拟。计算与实验结果的对比表明，这种方法是正确、可行的。     

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.     

河北某大型铅锌矿电法资料的计算机解释

介绍了利用新研制的常规直流电法二维人机联做反演软件系统对河北省某大型铅锌矿的激电和电阻率法资料作计算机解释的结果。解释结果表明,采用该软件系统对激电和电阻率法实测资料做二维人机联作反演,可以较好地推断地下矿(化)体的空间形态及赋存状态,为合理布置勘探工程提供依据。     

复杂地形条件下频率测深资料解释

采用比值法对视电阻率数据进行处理,沿电磁波传播方向作视电阻率比值断面等值线图的方法来消除起伏地形的影响,进行定性和半定量解释.阐述了确定电磁波传播方向的两种方法,即采用二维涡流有限元方程计算断面电磁场强度分布的方法和采用导电纸模拟实验测定稳定电流场中等位线的近似方法.并在贵州某地试验剖面上实际应用该方法进行解释,证明了方法的有效性.     

基于电法的双环入渗过程监测

本文应用电阻率成像法对双环入渗过程进行二维监测研究。通过在双环(内环直径25 cm,外环直径50 cm)内外以十字交叉的形式布置48个电极,获取了双环入渗过程二维剖面的视电阻率值。分析入渗过程不同深度测点视电阻率变化,得出分层饱和的时间。视电阻率成像监测双环入渗获取了水流入渗的近似形状,尤其是外环的侧向渗流,表明双环入渗促进内环的近垂向入渗。     

高密度电阻率法在岩溶探测中的应用

岩溶不仅会导致基岩面起伏很大,而且会产生较多的溶蚀带、溶洞、土洞等不良地质现象,对于建筑物的结构安全影响很大.介绍了高密度电阻率法的基本原理及特点,应用该方法对景德镇市某场地进行了岩溶探测.通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等的特征分析,推断了该场地的岩溶分布范围、大小和埋深.经钻探验证,推断结果与钻探资料吻合,为建筑物的基础设计及施工提供了重要的参考价值和指导意义.     

综合物探技术在两水滑坡勘察中的应用

滑坡是地质灾害中最常见的、分布范围最广,产生危害最严重的一种。结合工区地质情况和地球物理特征,本文选用了高密度电法、瑞雷波法以及地震映像法在滑坡区进行研究和应用。研究表明,相比常规的勘察手法,采用综合物探方法对滑坡进行勘察,实验表明:高密度电法对地下的电性分布有较好的的反映,但无法直接判断滑动面的几何形态;地震映像法能够较为直观的反映地下弹性界面的起伏情况,对不良地质现象反映明显;瑞雷波法对浅层有较高的分辨率,可以不受地层速度的干扰,能够较详细的探测滑坡体的内部情况。不仅解决了单一物探结果的多解性问题,提高了结果的准确性,而且工作效率高、相对成本较低。     

隧道瞬变电磁克希霍夫偏移成像与地质灾害探测

隧道绿色施工不仅需要预报工作面前方突水突泥等低阻异常,更需要查明灾害体的地质构造,为灾害预警与防治提供保障。传统的瞬变电磁解释方法仅能够提供单一电阻率信息不能满足隧道地质灾害治理要求。因此,将虚拟波场成像技术引入到瞬变电磁隧道探测技术中,期望实现灾害体电性与结构综合解释。首先,根据波场变换原理将瞬变电磁数据转换到虚拟波场;然后,利用电阻率成像算法计算工作面前方电阻率建立虚拟波场速度模型,利用波动方程克希霍夫积分解进行波场延拓实现瞬变电磁虚拟波场偏移成像;最后,综合电阻率与偏移成像结果对工作面前方地质体进行解释,判断地质灾害体的电性与构造特征。分别采用充水溶洞、充水断层两类常见灾害模型对算法进行验证。充水断层模型电阻率成像结果可以识别工作面前方低阻异常,但是异常分布范围略有增加,且不易判断倾斜角度;而偏移成像结果有效地识别异常的边界位置且对应准确,更易容判断异常倾斜方向。充水溶洞模型电阻率成像结果可识别溶洞的低阻异常与位置,但是异常形态与实际模型略有偏差;偏移成像结果圈定了模型的前后边界且与模型吻合较好。实测数据偏移成像结果有效圈定了低阻异常位置与裂隙形态,预测结果与已知出水孔情况相符。理论模型与实测数据结果表明,虚拟波场克希霍夫偏移成像结果既包含地质灾害体的电阻率分布,又能识别灾害体电性分界面,为地质灾害预警与防治提供了丰富的地质信息。      

基于三维地震映像法的地铁盾构区间孤石勘探及其应用

球状或块状花岗岩不均匀风化残留的风化核(俗称"孤石")在我国南方沿海城市普遍发育。"孤石"经常导致盾构刀盘卡住及损坏,且可能引起地表的隆起等问题,因此在盾构施工前对"孤石"进行探测便于提前处理,是地铁工程勘察的难题。孤石与周围土层波阻抗不同的特点为地震映像法在孤石勘探中的应用提供了理论依据。本文首先介绍三维地震映像法的基本工作原理及方法;其次,建立含有孤石的三维地层模型,模拟三维地层中的地震映像法试验,研究不同位置测线的波形剖面图规律,结果表明:当测线在孤石投影区域内的时候,会产生明显的反射波和绕射波,可清晰观察到孤石的存在,经过数据处理后可确定孤石平面性状及埋深;最后,利用该方法对厦门地铁盾构区间的孤石进行勘探,当发现波形异常,揭示反射频率明显变低、振幅增强、有震荡现象和类似于短弧形的同相轴时,可判断为地下孤石。通过对比勘探结果与钻孔资料,验证了该方法的可靠性。本文提出了地铁孤石的探测及三维成像方法,供类似地区进行地质勘探借鉴。     

地下溶洞调查物探技术探讨

本文依据岩溶区岩土体的物性差异,利用波阻抗和电阻率差异,对比分析了高密度电法、瞬变电磁法、地质雷达法等几种物探方法,最终确定了高密度电法、地震映像法及声波测井和钻孔CT法等地表和地下物探手段相结合的方法来探测岩溶分布与发育情况。     

煤层工作面内陷落柱综合物探探查

煤层工作面内陷落柱与煤层之间具有显著的电阻率、波速和密度差异,适宜于采用无线电波透视法和震波透视CT法来探测煤层工作面内陷落柱的边界范围;陷落柱体通常裂隙发育,与围岩相比较,其富水陷落柱为相对低电阻率值范围,而不富水陷落柱则为相对高电阻率值范围,因此,可利用煤层底板三维电法来探查底板陷落柱富水性。谢桥矿13218工作面1^#陷落柱的探测表明,该陷落柱范围具有较高的电磁波吸收系数特征和相对较高的纵波波速特征;工作面底板陷落柱向下范围为相对高电阻率值特征,为不富水陷落柱。该综合物探探测结果与实际验证资料基本吻合,有效地指导了本煤层工作面开采及底板煤层工作面的开采设计与施工。     

瞬变电磁电阻率成像法探测岩体渗漏通道的研究及应用

本文利用等效代换的方法建立计算瞬变电磁响应的概念及方法,通过视电阻率和视深度的计算,进行实测剖面的二维电阻率成像,并利用该成像技术探测某水库岩体集中渗漏通道,获得良好的效果。     

高阻溶洞上高密度电法与高密度联合剖面法异常响应特征研究

为探讨高密度电法与联合剖面法寻找高阻溶洞的效果,利用水槽模型试验及野外现场实测方法,总结了高密度电法常用排列方式、不同成图方法在高阻溶洞上的异常响应特征,讨论了异常体地表投影位置及中心埋深的确定方法。提出探测高阻溶洞采用高密度电法温纳排列（α1）、β排列和高密度联合剖面三种方法的最佳组合方法。     

随机介质中的探地雷达叠前逆时偏移成像

为了更好地分析探地雷达(GPR)叠前逆时偏移算法对实际地下随机分布介质的成像效果,采用随机过程的谱分解和混合型自相关函数理论构建了不同自相关长度的GPR随机介质模型。基于时域有限差分法(FDTD)构建了GPR叠前逆时偏移成像算法,其中FDTD用于计算正传和反传电磁波场,归一化互相关成像条件用于获取逆时偏移成像剖面。在此基础上,利用该算法对两个随机介质模型的多偏移距正演数据进行计算,并与相应背景介质为均匀介质的逆时偏移结果进行对比。结果表明:电磁波在随机介质中散射强烈,反射波扭曲变形、不连续,形成了明显的随机扰动,致使逆时偏移成像剖面的空间分辨率更低,低频噪声更强;自相关长度是影响随机介质中异常体成像效果的主要因素,自相关长度越小,异常体的成像越清晰,自相关长度越大,异常体的成像效果越差,且不易被识别。     

填方地基压实质量的波电场耦合快速检测试验研究

土石填方地基的压实质量直接影响着上部结构的沉降变形和稳定性,如何有效地评价土石填方地基的压实质量是土石填方施工质量控制中亟待解决的关键技术问题。基于土石填料的波动传播特性和电阻率特性,构建了波电场耦合检测路基压实质量的理论模型,基于该模型提出了适用于填方地基现场压实质量检测的波电场耦合快速测试方法。将该方法应用于土石填方地基现场,采用面波测试的方法测试土石地基的波动信号,利用瑞利波的频散效应分析测试断面的横波波速,采用直流电阻率法采集测量断面的电阻率数据。对现场地基填料的波电场参数统计分析,构建了基于波电场耦合的填方地基压实度计算模型,利用现场测试的波电场参数对填方地基的压实质量进行了综合评价。结果表明,构建的模型综合了土石填料的波电场参数,应用过程中测试方便,计算简单,便于快速检测。     

时域激电单极-偶极、偶极-单极排列测深法二维地电断面成像

介绍了不对称测深法装置的测深原理;在吉林某地进行了激电测深勘探,结果显示:正向单极-偶极和反向偶极-单极采集的视电阻率、视充电率原始数据在拟断面图的分布特征,和大地电磁测深原始数据受到的静态效应类似,视电阻率、视充电率受局部地形和电磁噪声的影响,在拟断面图中呈假的带状异常。正向单极-偶极、反向偶极-单极装置获取的视电阻率、视充电率数据也可分别进行二维反演,但联合单极-偶极/偶极-单极装置测深二维反演地质结果最好,具有采集的数据量大、激电信号强 、穿透深度大、勘探精度高等优点,根据视电阻率、视充电率二维反演在地电断面成像技术,能够准确确定电性异常体的空间分布,为钻探验证电异常提供准确的地球物理依据。