TEM中心回线测深解释新参数Δn的数学模型研究

层状大地上中心回线及重叠回线的近区视电阻率公式中,延时t的幂指数n以往都当作常数,实际是一变数。笔者推导证明它的差值Δn与视纵向电导S的对数差分相当,因此可以用于直接划分地层的解释。为此做了相当数量的数学模型计算,结果表明在一定条件下能较好地划分地层,但观测精度要求很高。     

近区瞬变电磁测深曲线畸变段的消除方法

讨论了利用P.Raab和F.Frischknecht给出的中心回线装置瞬变衰减电压表达式,采用编程求解的方法来计算适用于全时域的视电阻率ρ_τ。这种视电阻率曲线克服了以往使用晚期计算视电阻率公式所得到的曲线,对于任何模型的左支曲线都将产生畸变的缺点,它的早期渐近线为趋于第一层电阻率值的水平直线。      

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。     

TEM中心回线测深解释新参数△n的数学模型研究

层状大地上中心回线与重叠回线的近区视角电阻率公式中，延时t的幂指数n以往都当作常数，实际是一变数，笔者推导证明它的差值△n与视纵向电导S的对数差分相当，因此可以用于直接划分地层的解释，为此做了相当数量的数学模型计算，结果表明在一定条件下能较好地划分地层，但观测精度要求很高。     

TEM框内回线装置发射框边界影响及消除方法

探讨了大定源回线框内观测装置的视电阻率计算问题。中心回线晚期视电阻率计算由于受边界影响及不满足晚期条件,计算的视电阻率值有畸变,影响了煤田采空区及富水性的解释。利用电偶源时域垂直磁场求取全区、全期视电阻率,解决了发射线框的边界影响问题及早期道视电阻率计算问题。理论模型计算和实测资料的处理结果表明了该方法的有效性。      

视纵向电导成像方法在矿井地质灾害调查中的应用

在对甘肃省2005年度科研项目“电磁成像系统存煤矿地质探测中的应用研究”的研究过程中,提出一种提高电法勘探分辨率及解释精度的方法-视纵向电导成像方法。该方法在计算纵向电导微分的基础上．进行视纵向电导微分成像。为验证其微分成像的应用效果,设计了低阻薄层（H2=3m）与低阻厚层（H2=30m）2个3层地电模型（参数为：ρ1=ρ3=100Ω·m,ρ2=10Ω·m,H1=100m）。通过计算分析,可以看出：无论是低阻薄层还是低阻厚层,与其地电模型界面对应位置,视纵向电导曲线存在明显转折点,视纵向电导微分成像图则可看出明显电性差异,而常规视电阻率曲线却难以解释低阻薄层。利用该方法与常规解释结合,对陕西某矿区进行采空区探测,共圈出东、西两块采空区．后经钻探验证,采空区边界范同和展布形态基本和解释结果相吻合,但比较两种解释方法,常规解释的范围较视纵向电导微分成像解释的范围要大,可见新方法的解释结果更加可靠。     

等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报中的解释方法研究与应用

瞬变电磁法具有对低阻体反应灵敏的特点,在探测隧道掌子面前方含水或充泥断层、破碎带等低阻不良地质体上具有独特的优势。这里首先简单介绍了等值反磁通瞬变电磁法的原理及特点,然后通过对隧道全空间域高低阻模型一维正演曲线响应特征、视电阻率及视纵向电导曲线的解释特点和效果进行较为全面地分析研究,提出并分析了视电阻率等值线图与视纵向电导断面图联合解释方法。最后通过两个应用案例,总结出等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报成果解释中的一些特点和规律。结论表明,等值反磁通瞬变电磁方法适用于隧道超前质预报工作,能够有效提高预报成果的精度及准确度。     

烟圈反演和视纵向电导解释方法对比

基于浮动薄板理论,研究瞬变电磁场层状介质中视纵向电导的计算方法,利用遗传算法代替常用的阻尼最小二乘法来获取关键参数。进行“烟圈”反演计算,并分别采用3层H (K)型和4层HK型地电模型对比视纵向电导曲线和电阻率—深度曲线。结果表明,“烟圈”反演具有不需初始模型、计算简便等优点,在定性反演方面,视纵向电导解释方法可以更准确地划分电性层,且能够比较直观地体现电性变化趋势。      

基于电偶极子近似的多边形回线源瞬变电磁响应

针对大回线源中心装置在回线内场非中心位置处场点响应表达式复杂,视电阻率计算困难,只能套用中心回线装置计算公式,导致解释精度下降问题,给出了圆回线的响应公式。提出对发射回线沿边框进行电偶极子源分解,通过对各个边框的偶极子源产生的响应进行叠加;讨论了圆回线与圆内接多边形发射回线的等效性问题;完成了大回线内任意点的场值计算,并对基于电偶极子近似的大回线内场的分布特征进行了分析,得出了大回线源内非中心点探测的可行性结论。研究成果具有理论价值和实际指导意义。      

大定源回线全区视电阻率平移算法与核函数算法的对比

为了更快、更准确地进行瞬变电磁一维正、反演,研究了中心回线装置计算全区视电阻率的平移算法和核函数算法。研究表明,均匀半空间大定源回线的瞬变响应曲线具有平移伸缩特性和核函数特点,可以运用平移算法和核函数算法计算。推导出全区视电阻率的计算公式,通过三层K型、4层KH型地电模型理论计算,对比分析了平移算法和核函数算法的运算速度和误差,结果表明:平移算法的运算速度为0.140 6 s,均方根误差为1.824×10-2,核函数算法的运算速度为3.241 8 s,均方根误差为0.728×10-2,两种方法均能计算大定源回线的全区视电阻率,各有优缺点。      

基于全区视电阻率的瞬变电磁一维Occam反演中雅克比矩阵的解析算法

在目前的工程应用中,瞬变电磁测深一维反演结果依然是地质解释的重要依据。为提高一维反演的计算效率和计算精度,解析推导出一维正演的雅克比矩阵就非常必要。本文详细推导了中心回线装置下瞬变电磁一维正演全区视电阻率的雅克比矩阵的解析计算公式,并通过Occam反演测试理论模型和实测数据,证明该推导正确,值得采用。     

瞬变电磁全区视电阻率数值计算方法研究

基于均匀半无限介质空间中场的表达式,给出了一维层状介质中心回线装置瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究了三种全区视电阻率的数值计算方法。特别是在计算的过程中,利用分段计算,解决了全区视电阻率解的非唯一性问题。同时引入二分查找法,解决了隐函数的反函数求解问题。通过正演建模和烟圈反演,进一步对比分析了三种计算方法,这在瞬变电磁测深资料的定性解释中,正确反映地下一维电性层电性垂向的变化特征具有重要的意义。     

瞬变电磁法全期视电阻率视深度求解方法与应用

早期道的瞬变电磁结果、视电阻率计算是通过样条函数ｆｃ（τ）获得的，提出了全期视电阻率ρｓ＝Ｕ·Ｌ／４πｆｃ（τ）式的实用计算方法，以揭阳机场地基工程为例进行了应用计算；视深度计算采用均匀半空间模型法和层状模型法，以荡坪钨矿实例，阐述其视深度计算求解方法的原理及误差影响因素。为瞬变电磁法（ＴＥＭ）成图方式提供了直观的新方法。     

对瞬变电磁测深几个问题的思考(二)——小回线瞬变场法探测分析与实践

阐述了小回线瞬变场法探测的几个问题:在地电断面一定的情况下,瞬变电磁（TEM）场的理论扩散深度仅取决于时间;模拟不同大小回线发射电流相同时,其激励的地下电场峰值到达某一深度的时间相同,只是强度不同;经过推导与计算,显示小回线中心的感生电动势比预想的大,按大回线公式计算小回线观测结果的转换视电阻率会大大缩小;列举了几个小回线TEM法实际探测结果。从理论与实际结合上展示小中心回线TEM法的探测能力。      

LOTEM视电阻率曲线对一维层状介质的分辨能力

基于长偏移距瞬变电磁法一维正演研究,计算层参数和偏移距变化时的模型响应,对比分析视电阻率曲线变化规律和分辨系数。结果表明,对低阻目标层的分辨能力主要由纵向电导所决定,纵向电导越大越易分辨,低阻目标层纵向电导与覆盖层纵向电导比值越高,越易对低阻层分辨;在高阻层厚/覆盖层厚(V2)1时,对高阻层的分辨能力随厚度的增大而提高,而电阻率在一定范围内变化对其几乎无影响,在V21时,视电阻率曲线在一定范围内存在T等值原理。该方法对低阻层的分辨能力要远大于高阻层,偏移距的变化对分辨能力影响甚微。     

回线源瞬变电磁测深快速反演方法

回线源瞬变电磁测深法(简称瞬变电磁法或TEM法)是以不接地回线为场源,在回线内、外测量电磁场的一种电磁测深方法,已经广泛用于固体矿产、工程地质和水文地质调查工作之中[1,2]。目前,回线源瞬变电磁法主要采用中心回线和重叠回线两种测量装置,测量回线内垂直磁场产生的感应电动势。“烟圈”反演方法是瞬变电磁反演的主要计算方法,“烟圈”反演利用地表瞬变电磁响应与某时刻电流源镜像等效原理,计算勘探深度和对应电阻率。这里给出了回线源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例。结果表明,一维“烟圈”反演解释结果纵向分辨率较高,能反映出地下电性变化情况,可以用于瞬变电磁测深资料解释工作。     

TEM中心回线法瞬变磁场求取和全区视电阻率计算

依据TEM法中心回线装置瞬变电磁场的衰减规律,给出了由实测的dB/dt求取瞬变磁场B的简单方法.详细推导了发射电流为斜阶跃波条件下由B迭代反演全区视电阻率的方法.为提高计算精度和速度,对计算过程中的积分、求导推导了解析表达式和采用标准数据库的方法计算含有概率积分的函数.对实测资料进行了计算,通过算例进行了验证和分析.     

TEM全区视电阻率在煤田采空区注浆效果检测的应用

文章分析总结了前人各类求取回线源瞬变电磁全区视电阻率的方法。首先介绍一维层状介质中心回线瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究总结常用的全区视电阻率数值计算方法,介绍了隐函数的反函数求解问题,并对比两种反演方法,对典型地电断面模型进行正演模拟。最后将全区视电阻率及反演运用到煤矿采空区注浆效果验证中,取得较好效果。     

中心回线瞬变电磁资料快速处理方法

这里对中心回线瞬变电磁资料数据的处理进行了探索。首先通过原始时间序列计算全区视电阻率,然后采用烟圈法对数据进行反演,得到视电阻率—深度断面图。为了验证处理结果的正确性,采取与GDP-32商业软件瞬变电磁模块的反演结果进行对比的方法,通过对比,验证了该快速解释方法是有效的。     

TEM中心回线法计算考虑关断时间的全区视电阻率

详细推导了TEM法中心回线装置发射电流为斜阶跃波形条件下全区视电阻率迭代反演计算方法。对正演过程中对关断时间的积分采用了解析表示。对反演过程中求导运算,通过变量变换,将对电阻率的求导变换为对时间的求导,从而也给出简单的解析关系。避开了数值积分运算和差分替代导数的近似,提高了计算精度和速度。为克服迭代反演过程中要多次计算概率积分的耗时问题,采用标准数据库的方法一劳永逸地加以解决,也大大提高了计算精度和速度。对实测资料进行了计算,并通过算例对一些问题进行了讨论。