地—井瞬变电磁资料矢量交会解释方法

以往地—井瞬变电磁法资料解释研究主要为定性解释。本文在瞬变电磁等效涡流的理论基础上,通过研究等效场矢量的空间特征,发现感应二次场矢量的方向与一次场强度、观测点距离及观测时间均无关,只与观测点的方位有关,经简单的修正,二次场特征矢量就可以交会于异常中心位置。研究的地—井瞬变电磁矢量交会法是一种新的定量解释方法,该方法通过绘制每个测点的特征矢量,根据异常区矢量交会于一点的规律,确定异常中心位置。分别采用理论模型和实测资料对该方法进行了验证,结果表明矢量交会法能够对井旁盲矿中心位置进行较准确地定位。     

高精度磁测正常场改正和高度改正精度

地球磁场强度存在沿纬度方向和高度方向上的变化,在开展高精度磁测工作时,必须进行高度改正和正常场改正。目前普遍使用的改正方法是根据高斯球谐表达式的13级近似式、十级近似式以及一级近似式进行改正的。经计算发现,与高斯球谐表达式的13级近似式相比,当测点与基点的南北方向距离为30 km时,使用十级近似式计算的正常场改正误差为-0.21 nT;使用一级近似式计算的正常场改正的误差随测点与基点的南北方向距离增大而增大,当测点与基点的南北方向的距离大于4 km时,正常场改正误差大于1 nT;使用一级近似式计算的高度改正的误差随测点与基点高度差增大而增大,当测点与基点高度差大于300 m时,误差大于1 nT。     

GPS控制站控制半径的探讨

笔者通过对200个以上测点用不同GPS控制站的控制参数,用随机软件分别计算单个测点的三维坐标(即x、y、h),并计算测点与控制站之间的距离以及坐标、高程的差值,采用线性回归和正态直方图两种分析方法展示距离与差值之间的关系,得出距离与差值之间不存在线性关系。因此,在本项目的后续工作过程中将GPS控制站的控制半径适当延长至80km(试验的距离范围0～88.621km)。由此建议在以后不同比例尺的GPS定位测量中应增加对GPS控制站控制半径的试验对比工作,不同区域可能有所差异,则工作方法也有所不同。在满足《规范》和《任务书》的条件下,灵活部署具体工作的实施方法。     

钻孔电磁波法扩大应用后资料的处理和解释问题(续)

钻孔电磁波法观测资料中有明显的阴影异常时,用交会法解释是简便而有效的。交会法的理论基础是几何光学近似,而在异常体的大小与电磁波在地下媒质中的波长可以相比时,会发生明显的衍射(或称绕射)现象,这时观测曲线出现频繁的起伏,在没有明显的阴影或透明异常时,用交会法就可能得不到正确结果,因为这时观测曲线的现象主要决定于异常体对电磁波的衍射,而不是由直线传播决定的。     

北斗/GPS融合静态相对定位用于高精度地面沉降监测的试验与结果分析

我国的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,缩写为BDS)已于2012年12月27日正式对亚太大部分地区提供连续无源定位、导航和授时服务.为了探讨BDS/GPS融合观测数据用于高精度地面沉降监测的效果和精度情况,利用5台兼容BDS和GPS系统信号的GNSS接收机,对西安市地面沉降GPS监测网中的9个监测点进行了复测.通过对连续观测10h以上4个时段观测数据的处理和分析,结果表明,相对于单独采用GPS观测数据进行基线解算而言,融合了BDS和GPS观测数据基线结果的内符合精度大大提高,水平方向的平均中误差从5mm改善至3mm,垂直方向的平均中误差从17mm 改善至12mm; 同时,监测结果的外符合精度也大大增强,X、Y、Z方向的平均中误差分别从6mm、15mm、10mm改善至1.5mm、8mm、5mm.这说明融合了BDS观测数据的BDS/GPS静态相对定位可以明显提高高精度地面沉降监测结果的内外符合精度.     

在矿区水文地质调查中应用手持GPS接收机

为提高手持GPS接收机在矿区水文地质调查中的点位定位精度,在不同地段选择6个测量已知控制点进行参数测定,在每个点上要求搜索到4颗以上卫星信号,定位时间5min以上。对投影方式及比例参数设定后,再利用矿区不同的测量已知点与手持GPS接收机测量点坐标进行对比。测量成果的可靠性和精确性取决于接收机、处理软件、所测卫星的图形强度和观测环境。经参数校准后,手持式GPS接收机单点定位精度优于±5m,可满足矿区1∶1万及更小比例尺水文地质调查对工程点位的精度要求。     

小波包分解提取高采样率GPS地震波信号

随着高采样率GPS接收机的出现、高精度的定轨以及数据处理技术的发展, 利用GPS观测高频率、瞬态的地震波信号成为可能.但如何消除混叠在地震波信号中的多路径、随机噪声等误差, 有效地提取地震波信号, 仍然是制约高采样率GPS及其地球物理应用的重要因素.提出一种基于小波包分解的方法, 对动态位移序列中的多路径误差进行消除, 同时去除高频率随机噪声, 提取地震波信号.通过结合SCIGN的19个GPS测站的1Hz采样GPS观测数据, 对2010年墨西哥M7.2地震的地震波引起的地表动态位移进行解算, 采用小波包分解有效地提取地震波信号并对其进行谱分析.结果表明, 该方法提取的地震波信号能较好地反映出地震波的传播及其特性, 具有无需多天重复观测、处理精度高等特点.      

海底可控源电磁采集站的低时漂技术研究

海洋可控源电磁方法要求位于海底的多台可控源电磁采集站对微弱的电磁信号进行长期同步连续观测,对各台采集站的时间一致性严格要求。为解决海底无法进行GPS授时这一技术难题,提出了以高稳OCXO(恒温晶体振荡器)与精确授时GPS结合为硬件基础,形成通过下水前对钟、出水后对钟以及时漂补偿等组成的低时漂技术。通过室内及海洋试验,实现了多台海底可控源电磁采集站同步观测,显著降低数据同步误差。     

地基GPS气象学研究的主要问题及最新进展

目前大多数映射函数在低高度角时精度都比较差，发展适应低高度角的映射函数，提高低高度角观测值的利用率，研究大气的水平梯度是目前地基GPS气象学的主要研究任务，发展随时空变化的动态映射函数也是国际上的一个主要研究问题。由于PWV不能提供水汽分布的三维信息，求定GPS信号斜路径方向上的水汽SWV，以及利用SWV层析大气的垂直结构是目前国际上 GPS气象学的研究前沿。文中总结了目前国际上SWV的求定及层析水汽三维结构的主要方法，及存在的问题。把GPS探测的水汽同化到数值天气预报中，以提高数值预报的能力是GPS气象学研究的目的，作者介绍了目前水汽在数值预报模型中的同化情况。另外还回顾了利用GPS观测结果进行全球气候变化和大气折射环境研究的进展。     

物探测网数据批量快速导入手持GPS的方法及技巧

将Section扩展软件植入计算机,巧妙结合应用Excel表或MapGis软件,可将事先设计的物探测网大宗数据,特别是每天工作设计线路上的观测点位置数据,可一次性地整批导人手持式GPS接收机,既实现了野外快速及无纸化作业、准确及时寻找到点位,又弥补了GPS自带软件(Mapsource)导入GPS的自身功能缺陷及不足。主要是解决了Mapsource自带软件,原来仅能将设计的单航点坐标数据个别输入GPS,而无法向GPS批量输入这一关键问题。这样提高了野外工作效率,灵活应用了GPS各种功能,克服了数据的输入错误和找点失误,保证了野外工作的定位准确度。     

主应力对巷道交岔点围岩稳定性影响研究

为研究主应力对交岔点围岩稳定性的影响,以某矿为工程背景,建立5组交岔点数值计算模型,研究了交岔点开挖前的扰动应力场偏转规律,并引入点安全系数法研究了主应力和交岔角度对交岔点围岩位移场、扰动破碎区的影响规律。研究结果表明：在交岔点开挖之前,交岔点附近围岩的主应力方向发生偏转,偏转后的应力场类型由σh型变为σv型,交岔点开挖过程中围岩受σv型应力场影响;交岔角（α≤90°）越大,交岔点越稳定;交岔角度相同时,新掘巷道轴向较靠近最大水平主应力方向的交岔点更稳定。交岔点现场实测数据验证了研究结果。     

平面及直线与多面体相交算法

文章详细介绍了平面与多面体相交的算法。讨论了多面体的描述，建立查找表、扫描、跟踪等方法，以及平面与多面体多次相交情况的处理。文章还介绍了直线与多面体相交的算法。     

A fast algorithm for finding the first intersection with a non-convex yield surface

A major task in the numerical modelling of soils using complex elastoplastic material models is stress updating. This paper proposes a fast and robust numerical algorithm for locating the first intersection between a non-convex yield surface and an elastic trial stress path. The intersection problem is cast into a problem of finding the smallest positive root of a nonlinear function. Such a function may have multiple roots within the interval of interest. The method is based on the modified Steffensen method, with important modifications to address the issues arising from the non-convexity. Numerical examples demonstrate that the proposed M² Steffensen method is indeed computationally efficient and robust.     

滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究

交叉裂隙作为裂隙网络的基本结构是控制场地尺度非饱和渗流特性的关键。随着流量的减小,交叉裂隙非饱和渗流将从连续、稳定的线状流转变为非连续、非稳定的滴状流,但目前对后者的研究还很少。在滴状流条件下,开展了交叉裂隙非饱和流动特性的理论和试验研究,发现了交叉裂隙滴状流存在毛细力驱动以及重力与毛细力联合驱动两种分流驱动模式。基于瞬态静力平衡方法,提出了一套液滴分流理论及计算模型,实现了动态分流过程的定量化描述与预测。结合模型预测与可视化试验,详细探究了两种模式下液滴的分流过程,阐明了动态分流行为受重力、毛细力、黏滞力共同控制的细观机制,并揭示了液滴长度、裂隙倾角、通道中液体的累积等因素对界面流速、分流体积比例的影响。研究成果为低流量、低饱和度条件下非饱和裂隙岩体渗流的预测与控制提供了理论及试验支撑。     

构造煤U型对接井水平段钻井技术

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。U型对接井是一种煤层气开采钻井技术,是由一口直井和一口水平井对接组成,水平井可以在煤层或煤层顶底板与直井连通,目前大多数水平井沿着煤层钻进。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多地应用于煤层气的开采。文中主要介绍U型对接井构造煤水平段钻井技术,此地煤层结构形成了局部的碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等构造分层,煤层稳定性较差。在该地质条件下U型对接井钻完井取得成功,对进一步丰富煤层气开发技术和推动高、中、低煤阶煤层气的全面开发,具有非常重要的意义。     

FIAs(Foliation Intersection/Inflection Axes) Preserved in Porphyroblasts,the DNA of Deformation:A Solution to the Puzzle of Deformation and Metamorphism in the Colorado,Rocky Mountains,USA

Abstract: FIAs have been used extensively for more than a decade to unravel deformation and metamorphic puzzles. Orogenic processes developing early during the history or orogenesis challenge scientists because compositional layering in rocks always reactivates where multiple deformations have occurred, leaving little evidence of the history of foliation development preserved in the matrix. The foothills of the Rocky Mountains in Colorado, USA contain a succession of four FIA sets (trends) that would not have been distinguishable if porphyroblasts had not grown during the multiple deformation events that affected these rocks or if they had rotated as these events took place. They reveal that both the partitioning of deformation and the location of isograds changed significantly as the deformation proceeded.     

Measurement and correlation of microstructures: the case of foliation intersection axes

Recent studies have used the relative rotation axis of sigmoidal and spiral‐shaped inclusion trails, known as Foliation Inflexion/Intersection Axis (FIA), to investigate geological processes such as fold mechanisms and porphyroblast growth. The geological usefulness of this method depends upon the accurate measurement of FIA orientations and correct correlation of temporally related FIAs. This paper uses new data from the Canton Schist to assess the variation in FIA orientations within and between samples, and evaluates criteria for correlating FIAs. For the first time, an entire data set of FIA measurements is published, and data are presented in a way that reflects the variation in FIA orientations within individual samples and provides an indication of the reliability of the data. Analysis of 61 FIA trends determined from the Canton Schist indicate a minimum intrasample range in FIA orientations of 30°. Three competing models are presented for correlation of these FIAs, and each of the models employ different correlation criteria. Correlation of FIAs in Model 1 is based on relative timing and textural criteria, while Model 2 uses relative timing, orientation and patterns of changing FIA orientations, and Model 3 uses relative timing and FIA orientation as correlation criteria. Importantly, the three models differ in the spread of FIA orientations within individual sets, and the number of sets distinguished in the data. Relative timing is the most reliable criterion for correlation, followed by textural criteria and patterns of changing FIA orientations from core to rim of porphyroblasts. It is proposed that within a set of temporally related FIAs, the typical spread of orientations involves clustering of data in a 60° range, but outliers occur at other orientations including near‐normal to the peak distribution. Consequently, in populations of FIA data that contain a wide range of orientations, correlation on the basis of orientation is unreliable in the absence of additional criteria. The results of this study suggest that FIAs are best used as semiquantitative indicators of bulk trends rather than an exact measurement for the purpose of quantitative analyses.     

交会法测定像控点的测角精度

本文主要讨论1:1.6万航空像片测制1:2000地形图时,用交会法测定像控点的精度问题.按现行规范的规定不能满足1:2000测图精度要求。为保证连测的像控点精度的可靠性,本文提出了按交会基线长度和交会图形强度,增加适当测回数,提高测角精度的方法。     

利用自然伽马能谱确定地层岩性的方法

地层中的放射性核素Th、U和K的分布规律,与岩石的岩性、矿物成分、成岩环境和地下水活动有关。本文根据三肇地区27口探井的646个取心岩样的自然伽马能谱和室内分析出的岩性,通过自然伽马能谱数据库管理系统,给出Th-U交会图和Th-K交会图,从而找出自然伽马能谐与岩性的关系。