瞬变电磁法在场地勘探中的研究及应用

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,并利用该成像技术进行场地勘探,获得良好的效果。     

地-空瞬变电磁法电阻率成像研究与应用

地-空瞬变电磁法（Semi-airborne transient electromagnetic,SATEM）凭借适应能力强、探测深度大、实时性强等特点,适用于湖泊、沼泽、山区等地形复杂地区观测.SATEM接收数据量大、精度要求高,传统成像方法基于地面视电阻率计算未考虑飞行高度,开展SATEM的高精度快速成像研究对实际运用有重要作用.针对SATEM中电性源发射装置感应电流分布,接收装置设置于空中以及两者不在相同平面的特点,本文考虑横向、纵向感应电流差异,飞行高度对视电阻率影响等因素,提出电性源SATEM电阻率成像方法.首先,基于电性源瞬变电磁场感应电流分布特征及各分量空间分布、扩散特性分析,推导出基于均匀半空间磁场与感应电压解析解,然后定义了电性源地-空瞬变电磁法早期、晚期、全期视电阻率;最后根据对感应电流分布分析定义了横向分量和纵向分量的成像深度,并研究了成像深度受飞行高度、发射磁矩、偏移距、偏移角度的影响;对煤炭采空区的实测结果表明,利用本文提出的电阻率成像方法可以更加精确定位目标体位置.

     

矿井瞬变电磁法超前探测合成孔径成像研究

在矿井瞬变电磁超前探测数据处理和解释中,为了更好地识别巷道前方含水体电性分界面,利用扩散场与波动场间的函数关系,将矿井瞬变电磁法超前探测中瞬变电磁波场转换为拟地震波场,实现波场转换.同时,为了解决波场转换后信号幅值偏弱,以增加信噪比利于解释,利用雷达的合成孔径方法对波场转换后的拟地震信号进行相关叠加处理.将矿井瞬变电磁法巷道超前探测的同一测点不同探测方向的数据作为孔径数据进行合成孔径成像,以突出弱异常而提高信噪比,结合应用实例验证了方法的效果.研究表明,矿井瞬变电磁法合成孔径成像方法能够提高电性界面信息的信噪比和界面几何分辨率,对矿井瞬变电磁法精细超前探测含水构造具有重要的理论意义和应用价值.     

瞬变电磁法在矿产勘查中的应用研究

通过对两个铜多金属矿区4条剖面、一个铅锌金属矿区2条剖面、一个热水矿区2条剖面进行TEM法试验,采用中心回线装置,通过10、20、40、80、100m等不同的发射边框,分别以对数间隔窗口采样和算术等间隔窗口采样进行试验,试验结果说明:在中浅层矿产勘查中,采用瞬变电磁法算术等间距采样 "小框" 较密点距的方法,比传统的瞬变电磁法大边框对数采样间隔方法具有横向分辨率高、轻便灵活的特点,并且也能实现较大的测深。     

瞬变电磁法在煤矿采空区及富水性探测中的应用

瞬变电磁法作为地球物理勘查的重要手段之一,利用对电阻的异常灵敏反应,将采集到的数据分析处理、绘制出视电阻率测深剖面、视电阻率解释顺层切片,可直观地对煤系地层的采空区展布、含水层及其富水性、断层的富、导水性进行评价,可有效避免矿井开采过程中带来的地质危害及资源浪费.     

瞬变电磁法在地下水勘查中的应用综述

水是地球上最重要的天然资源,供人类需要的淡水有95％以上取自地下水,地下水在人类经济活动中发挥着重要的作用．传统的地球物理方法在地下水勘查工作中得到应用的同时,新的更先进的物探方法不断涌现．近年来,瞬变电磁法在国内外的应用得到迅速发展,在地下水勘查领域的应用也得到拓展．与其它电探方法相比,利用瞬变电磁法进行地下水勘查具有明显优势。     

瞬变电磁法及EH-4在钼矿采空区探测中的应用

地下采空区的存在严重威胁着人们正常的生产生活,选取有效的方法对采空区探测有着重大的现实意义.本文探讨了瞬变电磁法和EH-4电导率成像法的方法技术以及在某钼矿采空区的应用效果.瞬变电磁法观测的是纯二次场,所以分辨率高,特别是对低阻异常体反应灵敏.EH-4电导率成像系统探测深度大,适用于各种复杂地形,可以有效的减少地形的影响,因此结合这两种方法对采空区进行综合探测,可以相互补充,提高对采空区评价的准确性.     

瞬变电磁法拟地震成像研究进展

瞬变电磁法是工程地球物理勘察中应用较多的一种勘探方法之一,瞬变电磁法拟地震成像方法研究是当前电磁探测理论与应用研究的热门.文中详细叙述了瞬变电磁法拟地震成像的两种不同思路,一种是建立时间—频率转换经验公式,把TEM数据转换成平面波数据,借鉴大地电磁法拟地震解释思路进行成像,另一种是通过积分变换,把扩散场变成虚拟波场,把电磁衰减信号变成拟地震子波,然后按照地震解释法进行解释,并分析了各自存在的的问题.指出下一步研究的方向.     

瞬变电磁法理论与应用研究进展

对国内外瞬变电磁法的方法研究概况、理论研究、仪器状况以及在应用领域的研究进展情况做出了综述性评价.瞬变电磁法的理论研究主要涉及正演方法、反演方法、资料处理方法.瞬变电磁法的应用领域包括地面、海洋、航空以及地下等不同工作场地.同时指出瞬变电磁法的发展趋势为研究三维正反演、多分量观测、成像技术、微信号分析等,以及注重发展海洋、井下、航空瞬变电磁法等.     

PROTEM-37瞬变电磁测深系统及应用实例

PROTEM - 37仪器具有分辨率高、动态范围大、抗干扰能力强、探测深度较大等优良性能。简要介绍了该仪器的测深原理、工作装置、野外施工步骤以及资料的处理解释。对TEM和MT资料的联合反演作了有益的尝试。介绍了该仪器在探测地下洞穴、勘察金属矿以及煤田水文地质调查等方面     

一种用于TEM高灵敏度感应式磁场传感器设计

瞬变电磁法(TEM)作为地球物理非地震探勘主要电磁方法之一,广泛应用于油气、矿产等地下资源探测.本文分析TEM磁场传感器频率响应特点,采用欠阻尼匹配拓展传感器线性响应频率范围;分析磁传感器各类噪声源分布,提出不同频段上影响磁传感器性能的主要因素.最终研制一款高磁导率磁芯的TEM感应式磁场传感器,工作频段为10 mHz~1 kHz,等效输入噪声水平为4pT/√Hz@1Hz, 15fT/√Hz@200 Hz,传感器直径为50 mm,长度800 mm,重量3.2 kg,相比现有TEM接收磁场传感器,体积小、重量轻、工作频段低.实验测试与生产作业表明:最新研制的高灵敏度TEM磁场传感器更加适合大深度、3D阵列电磁勘探.     

长偏移距瞬变电磁测深法在碳酸盐岩覆盖区落实局部构造的应用效果

详述了长偏移距瞬变电磁测深法 (LoTEM )在碳酸盐岩地区进行局部构造落实的试验与效果。选择了面积约 2 0 0km2 的湖南桑植 -石门复向斜中的四望山构造区作为试验区。工区地形复杂 ,地表地质条件以高陡构造为主 ;表层为灰岩覆盖 ,电阻率一般大于 50 0Ω·m ,目标层为志留系泥岩 ,电阻率在 10Ω·m左右 ,埋深一般为 1～ 2km。试验布设场源 2个 ,测线 8条 ,共完成物理点 2 12个。测网基本均匀 ,线距 2km ,点距 50 0m。尽管测区内文化干扰十分严重 ,由于LoTEM法具有较强的抗干扰能力 ,资料质量的优良率达到了 80 %以上 ,单点电动势曲线 1s以前可靠 ,确保了资料解释质量。通过资料处理与反演 ,获得了该区各测线的电阻率深度剖面图 ,与工区内地震剖面对比的一致性较好 ,表明该方法能在如此复杂的地区进行局部构造落实     

瞬变电磁隧道超前预报成像技术

为解决隧道掌子面前含水带病害快速有效探测问题,尝试把对含水带结构反映敏感的瞬变电磁法引入到隧道掌子面前进行工作.文中介绍了瞬变电磁超前预报的工作装置形式;通过对掌子面特定环境的分析,提出引用“浮动薄板”理论,以二次电导微分参数为特征量建立隧道超前预报成像系统.推导出以等效导电薄板为虚拟像源的磁场响应与电导之间的非线性关系式. 通过引入辅助函数,采用遗传算法求得电导参数.最终以二次电导微分参数绘制成像剖面.对地电模型进行数值模拟和对应用实例进行了成像,结果表明成像方法对隧道掌子面前方水体病害预报效果明显.     

瞬变电磁快速成像解释系统研究

为了提高瞬变电磁测深法对地探测的垂向分辨能力,文中研究了磁偶源瞬变电磁法快速成像的方法.详细讨论了电磁波与地震波在介质中的传播规律,分析了磁偶源瞬变电磁场在远区的响应特性.根据磁偶源瞬变电磁场与反射地震波的传播规律的相似性,提出了TEM资料拟地震快速成像解释的思路.理论模型正、反演计算结果表明方法理论是可行的,野外实测资料处理结果进一步说明了该方法是有效的.     

从瞬变电磁测深数据到平面电磁波场数据的等效转换

中心回线源装置的瞬变电磁场是一种涡流场,在地下主要以扩散形式传播.平面电磁波在地下介质中传播时具有反射、折射等电磁学特性,为了借鉴平面电磁波场测深成熟的解释方法,文中开展了从瞬变电磁涡流场测深数据到平面波场数据的快速等效转换的研究.通过大量的理论模型的正演计算、曲线对比,误差统计,对瞬变电磁场、平面波场在地下传播机制特性的分析,建立了一种由瞬变电磁测深视电阻率数据向平面波场测深视电阻率数据转换的时间-频率等效对应关系.利用这一关系式,把扩散场数据快速转换成等效平面波场测深数据. 为进一步进行瞬变电磁拟平面波成像解释打下理论基础.     

泾县地震台地磁核旋观测干扰排除分析

地磁观测是地震预报中重要的前兆手段之一。识别干扰,排除干扰,对保证观测资料的可靠尤为重要。我们根据泾县地震台地磁核旋观测过程中遇到的问题,利用对比观测方法,对观测数据进行分析,结果表明该仪器工作正常,性能稳定,精度很高;同时指出,在观测过程中应注意的一些问题,并排除了影响泾县地震台地磁观测的干扰源。     

瞬变电磁长短时记忆网络深度学习实时反演方法

瞬变电磁一维反演方法对初始模型依赖大,对异常体边界反映不清晰,计算速度也难以达到实时化水平.为此,本文开展基于深度学习的瞬变电磁实时反演方法研究,提出在非观测时间段进行反演训练,而在观测时间段进行实时精细成像的瞬变电磁长短时记忆网络反演策略.以正演模拟获得的海量采样时间-视电阻率为输入数据,基于长短时记忆网络构造Seq2seq编码器-解码器模型,并针对瞬变电磁反演的问题特性,对decoder的结构进行适应性更改,同时加入Bahdanau Attention机制突出重点信息作用,获得深度-电阻率输出数据.将该反演网络应用于随机生成的数万组以上三层和五层地电模型,测试组三大衡量指标标准差均小于10%,验证了本文算法的可靠性,在此基础上,构建了接近实际的两组含局部异常体模型,将该反演网络进一步用于三维数值模拟数据,取得了对异常体边界反映清晰的成像结果,且计算速度均小于1 s.

     

瞬变电磁传感器阻尼特性的标定研究

传统瞬变电磁法（TEM）认为临界阻尼匹配时传感器响应快、无振荡,为最佳匹配方式.本文通过建立基于标定环的TEM系统标定模型,理论证明当略欠阻尼匹配时传感器响应最快、时域畸变最小,为最佳匹配方式.本文采用基于实测数据的背景场剔除方法将一次场和大地响应剔除,通过对不同阻尼状态下标定环早期响应畸变的定量评价,实验证明传感器在略欠阻尼匹配状态下二次场响应畸变最小.本文理论和标定实验均证明,在纯二次场观测方式下,采用略欠阻尼匹配方式能够显著降低早期响应畸变、提高系统浅层探测能力,是浅层探测时传感器最佳匹配方式.     

瞬变电磁场有限差分与数字滤波双模型三维正演方法

瞬变电磁场数字滤波算法计算时间短,精度高,但难以实现三维正演计算;有限差分算法可以实现三维正演计算,但计算时间长,当模型网格剖分数量不足时计算精度较低.结合三维有限差分正演算法和一维数字滤波正演算法各自优势,提出双模型三维正演方法,可以减少计算时间,提高计算精度.首先,给出了瞬变电磁场三维有限差分正演算法和一维数字滤波正演算法.然后,通过理论分析和公式推导,提出了通过三维有限差分正演算法计算异常场,通过一维数字滤波算法计算背景场,然后叠加得到总场的双模型方法,并给出了具体计算公式和流程.最后,建立了经典的Newman均匀介质含低阻长方体模型,以及Commer层状介质含垂直接触带模型,分别采用双模型方法和常规三维有限差分算法进行了正演计算,对计算结果进行了对比分析.结果表明:在相同模型网格数量条件下双模型方法计算精度显著高于常规三维有限差分算法;双模型方法可以通过较少的模型网格数量取得高精度的计算结果,从而可以在保证计算精度的前提下显著提高计算效率.     

瞬变电磁拟地震子波宽度压缩研究

导电媒质中电磁场所满足的扩散方程与无耗媒质中电磁场所满足的无阻尼波动方程之间存在着数学转换关系式,可以实现瞬变电磁法拟地震资料解释.但是转换出的虚拟波往往波形较宽,使分辨能力下降,影响了瞬变电磁拟地震方法的发展和推广.本文针对虚拟波形展宽这一现象进行了研究,认为虚拟波形展宽的原因,不是由于波在介质中传播时能量损耗所致,...