有耗媒质中线天线激励下三维异常体的散射

本文研究均匀有耗媒质中,在半波长偶极天线的场激励下,多种形状和参数的异常体的散射特性。用矩量法分别求解良导电球体散射的磁场积分方程和有限导电的长方形异常体散射的电场积分方程。讨论了与数值法有关的近似、误差和检验等问题。通过数值计算得出媒质电参数改变、散射体大小、形状以及空间位置改变时散射场变化的规律。水中金属球和介质块散射的测量结果与数值计算结果吻合较好,验证了数值模型的正确性。     

近区瞬变测深法中发射源AB和接收回线的非偶极影响及校正

在近区瞬变测深法野外工作中,由于测点离发射源很近,所以发射极距AB和接收回线的非偶极影响存在。通过推导出非偶极状态下的均匀大地解析表达式,分析和计算出了其影响误差范围。发现发射极距AB的非偶极影响特性与理想偶极时不同发收距r的影响特性极其相似。利用该特点找出了在原有理论量板上校正AB非偶极影响的有效方法,并给出了校正系数表。     

并矢格林函数等效源法在钻孔电磁波法中的应用

针对双孔电波法的实际情况,研究无限有耗媒质中,在半波偶极天线激励下,存在导电异常体的散射问题。理论上是根据等效源定理在散射体内引入等效电流,利用并失格林函数建立电场的积分方程并将其化为矩阵方程。在数值计算中,精心设计计算机程序,为提高计算精度,采取小圆柱体作为剖分单元。从物理角度对积分方程奇异点做巧妙的处理。经多次试算,结果令人满意。从而证明本文提出的理论和计算方法的有效性和适用性。     

瞬变电磁法偶极装置模型实验研究

通过室内大量的模型实验,分析了偶极装置下导电球体、柱体及球柱组合体的瞬变响应特征,研究了偶极装置的探测分辨能力,讨论了极距大小和测点定位问题,最后归纳出偶极装置的一些工作特点。偶极装置下异常曲线形态较为复杂,解释难度较大,但受一次场影响较小,浅层探测分辨能力强,而且野外工作方便灵活,这些特点为偶极装置在诸如海底等特殊环境中进行瞬变电磁探测奠定了基础。     

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。     

高密度电法反演分辨率数值模拟与分析

高密度电法在反演过程中,电极距相比电性异常体横向长度过大时,电性异常体在反演中无法得到约束;某电极距下,当电性异常体埋藏深度增加大到一定深度时,在反演中电性异常体也无法得到约束。针对以上两个问题,利用res2dmod正演软件建立模型,再利用res2dinv反演软件对模型进行反演,通过对比分析结果表明:温纳、偶极和微分三种装置分两种情况:如果电极距小于20m模拟条件下,对于埋藏深度为5m且剖面面积不同的电性异常高阻体(异常体电阻率=100Ω·m,围岩电阻率=10Ω·m),横向反演分辨率,温纳装置大于微分和偶极装置;电极距小于12.75m时,微分装置大于偶极装置,电极距大于12.75m时,偶极装置大于微分装置。如果电极距在2m^8m范围内,对于剖面面积为4×4(m2)的电性异常高阻体(异常体电阻率=100Ω·m,围岩电阻率=10Ω·m),其最大约束深度随电极距的增大而先增大后减小;相同电极距下,偶极装置的最大约束深度>微分装置的最大约束深度>温纳装置的最大约束深度。     

关于频率电磁测深几个问题的探讨(五)——频率电磁测深中电磁场波型及意义

引出水平分层大地面上水平电偶极源及垂直磁偶极源的电磁场分量表达式,对式中核函数进行了变换,分析所含的波型及其与场区的关系,指出了TE型场、TM型场和TEM型场穿透地层的能力。根据波型与地层作用特点,优化电磁场分量,以提高频率电磁测深的探测效果。     

宽频带多偏移距电磁测深的几个电性参数

计算了宽频带多偏移距层状大地电偶极～偶极装置的复电阻率,用高频和低频二个频率的复电阻率计算了频散率,并用各道最低频的复电阻率(频率相同),计算了道间复电阻率变化率.计算结果表明,采用诸如逆重复m序列等宽频带信号激励,多偏移距同线偶极～偶极同时观测,计算的频散率及相邻道间低频复电阻率的变化率,可作为物性参数来检测大埋深高阻或低阻薄层的存在.低频接地偶极产生的传导电流,有利于检测到埋深较大的高阻薄层.多偏移距同时观测方法是一种几何测深法,如果有高阻极化体存在,在适当的收发距上,道间低频复电阻率道间变化率或频散率的变化率,就会出现极大值.它所对应的收发距可用来估计极化体埋深,约为极化体埋深的2.2倍～3.5倍.     

断层－充水溶洞上不同装置三维高密度电阻率法正演模拟响应特征分析

高阻碳酸盐岩中的低阻断层和充水溶洞是岩溶区地下水勘查的主要目标体。根据高阻中找低阻的原则,建立碳酸盐岩类裂隙溶洞水赋存模式的断层－溶洞地电模型,利用RES3D软件进行温纳、施伦贝格、偶极－偶极三种采集装置的正反演模拟计算,从三维反演结果、剖面、电测深曲线三个维度,对比分析不同装置下断层－溶洞目标体的地电响应特征和规律。结果显示：(1) 探测深度内,温纳、施伦贝格、偶极－偶极装置可有效识别断层及其上盘三倍于电极距规模的充水溶洞,无法分辨断层下盘二倍于电极距规模的充水溶洞;(2) 相同模型和观测条件下,偶极－偶极装置对目标体的识别能力最强,其三维反演结果可识别溶洞下边界,剖面中形成左凸低阻圈闭异常,不同测深点的曲线类型、拐点、极值点与模型设计最为贴近,且拐点对应岩性界面,极值点位于地质体的中心深度。该工作对野外观测方式的选取和地质解译有一定指导意义。     

在金矿勘探中应用STING-SWIFT高密度电法

STING-SWIFT高密度电法系统可以应用于多金属、金属硫化物矿,地下水、浅部煤矿等资源勘探,也可以从事工程质量、无损检测,隐患勘探等.在金矿勘探中主要采用偶极-偶极装置,电极数42个,可以探测150 m以内的电阻率和充电率的精细结构,以推断精细的地质和电子性导电矿物结构.通过对黑龙江金厂、河北峪耳崖、青海门源多拉隆洼等金矿区的工作表明,该系统不同的参数设置往往会给结果带来很大差异;尤其是对于不同的矿区,灵活调整工作参数、极距、最大偶极距、测量时间、误差限等,将能收到事半功倍的效果.     

时域激电单极～偶极测深数据转换为偶极～偶极测深数据及其二维反演对比

这里简述和图示了单极~偶极、偶极~偶极装置测深原理及野外布极方式。根据单极~偶极装置视电阻率与偶极~偶极装置视电阻率存在的内在关系以及"等效电阻率法",推导出了偶极~偶极装置视极化率与单极~偶极装置视极化率的数学表达式。将时域激电单极~偶极装置测得电参数的数据,转换为偶极~偶极装置的数据,并对二种测深装置视电阻率、视充电率分别进行二维反演、成图及对比,结合测区简要地质特征,显示二种装置测深取得了较好的地质勘探效果。最后,分析了这二种装置测深反演结果相异的原因。     

MT—1型煤岩层通讯机的性能设计及通讯距离

借助均匀导电全空间中垂直偶极产生的电场表达式,导出通讯性能参数与通讯距离的关系式,再依据使用要求(如额定穿透距离、轻便、本安防爆等),以关系式为基础选定和估算出MT-1的各项技术指标。对实际的层状地层,当电磁波顺(煤、岩)层传播时,由于波导效应,通讯距离会比设计值大;当垂直岩层通讯时,采用能延长的水平偶极距收发和低阻发射抽头增强发射电流可增加通讯距离。这一点在工业性试验中得到了证实。      

瞬变电磁测深波场变换中波形展宽原因探讨

波场变换技术使瞬变电磁测深反演应用层析成像技术成为可能,但变换后得到的电磁场量波形随偏移距和地层电导率的增大而展宽,严重影响着反演的空间分辨率。本文通过导出的大回线圈在均匀无耗媒质中的阶跃响应之解析表达式,分析了大回线圈的辐射场波形宽度与场点坐标的关系。应用这一关系和大地感应电流空间分布的特点,讨论了波形展宽的原因,并指出,波场变换中波形展宽是由于大地中感应涡旋电流在空间上呈体分布的特性所造成的。      

电阻负载偶极天线辐射图形的数值研究

通过计算得出了低损耗介电半空间上的有限体积电阻负载水平电偶极的远场辐射图形，这些图形是由瞬变无穷小偶极单元的计算结果叠加而成的，其中每个单元的瞬变波形是由严格的稳态解合成的，每个偶极单元电流激发是一个半周正弦平方波形，这种波以变速沿偶极单元传播。假定天线端点无反射，电流半周期的时间长度控制着瞬变辐射变形主波的全部时间，偶极激发电流的振幅是由模拟电阻负载的余弦分布决定的，瞬变辐射图形与稳态偶极图形的     

矿井电穿透方法技术的研究

通过研究工作面两巷道间电穿透建场理论和方法技术,优化出单极—偶极法等6种电穿透技术,用于探测工作面顶底板内的电性变化;煤层偶极—偶极法用于探测工作面煤层内的电性变化,为分别探测工作面顶底板内和煤层内的含、导水构造提供了一套新技术。      

复合单元法在求解有自由面渗流问题中的应用

论文指出了在有限元分析过程中地下水自由面上、下的区别,提出可采用复合单元法处理常应变交截单元,并以四面体单元为例,推导出了自由面与单元交截的截面方程,详细说明了复合单元法的原理、系数矩阵的求解方法、推导出体积分和曲面积分的求解公式。     

井下无缆通信中谐变电偶极子的场

无线通信是地下工程如煤矿开采中重要的通信方式之一.特别是在灾害发生,其他通讯方式失效时,无线通信往往成为应急情况下唯一的联系方式.井下通信机采用偶极式发射与接收,但在有耗大地媒质中,使得井下通信的偶极场与通常经由空中发-收的无线电通信不同.本文利用全空间有耗媒质中谐变场的推迟位,在准静态条件下导出了电偶板子场的闭合解析公式,分析了谐变偶板子天线的方向性和场区以及无线通讯中场区与大地电阻率、通讯频率、通信距离等之间的关系.井下实验结果表明,有耗媒质中的电偶极源无缆通信是可行的,在适当的条件下,通信距离可达到880 m.     

有限长接地导线源电磁场三维正演研究

长接地导线源的一维解析解可以通过对电偶极源解沿导线方向积分获得,而三维模型中则难以直接加载。这里将长接地导线源看作多个电偶极源的组合,利用交错采样有限差分法,进行了直接计算电场总场的有限长接地导线源电磁场三维正演研究,并验证了算法的正确性。正演模拟时为消除场源奇异性,用电流密度呈伪delta函数分布的等效源来代替点源。     

中小收发距CSAMT在浅层地球物理勘查中的应用

通过分析双极源在均匀半空间表面电磁场平面分布特征和探讨收发距对最大探测深度的制约关系,认为小收发距、长供电极距、短测量极距的CSAMT装置可以应用于强干扰环境下浅层地球物理勘查,并具有信噪比高、沿测线方向电磁场分布均匀的优点。简要介绍野外工作方式和数据处理方法,列举人文干扰环境下典型实测曲线、偶极-偶极电阻率测深对比试验以及浅层勘查应用实例。对比试验反演结果对应关系较好,但CSAMT有施工便利、分辨率高、抗干扰能力强的优势;应用实例推断结果与钻孔验证情况吻合,表明中小收发距CSAMT在浅层地球物理勘查中有实用价值和应用前景。     

巷道围岩中瞬变电磁场三维数值模拟

为了进一步研究井中瞬变电磁法的问题, 建立了巷道和异常体模型, 用推导出的扩散方程的七点差分格式对磁偶极源激发的瞬变场进行了数值模拟。观察到 "烟圈"场在低阻体处早期等值线发生明显畸变, 随着时间的增加影响逐渐减弱;而巷道处的畸变较弱, 持续时间长。根据多个测点计算得到的数据, 绘制了磁场和和磁场对时间导数的等值线断面图, 显示等值线向低阻体处聚集畸变;而磁场对时间导数等值线的畸变可持续较长时间。