高分辨V6系统在矿山顶板涌水隐患中的应用研究

V6系统是Canada Phoenix Geophysics Limited 2000年推出的最新产品,是目前可控源音频大地电磁测深(CSAMT)方法中功能最为强大的仪器之一.2001年3月利用V6仪器对某铁矿(440 × 300)m2的矿区进行了面积性CSAMT勘测.矿体上盘灰岩中的溶洞、断层、含水破碎带以及可能的与含水层的联系在成果图上反映的非常清晰,为矿山进行水隐患治理提供了一份明确的资料.     

高密度电阻率成像

介绍了高密度电阻率法的概念及该方法的工作特点，重点介绍了对阵列数据进行电阻率成像的佐迪法和2D积分法．并利用数值模拟结果及研究实例证实，两种成像方法均为可行的高密度电阻率成像方法．     

巧家、石棉的小震震源参数的测定及其地震危险性的估计

根据巧家、石棉的小地震的观测资料,指出P波初动半周期在震级比较小时几乎是恒定的,在震级比较大时随震级的增大而增大;并指出P波初动振幅的对数也随震级的增大而增大。以圆盘形均匀位错面作为中、小地震震源的理论模式,计算了它所辐射的地震波远场位移,从而导出了体波初动半周期及振幅与震源尺度及波速等物理量的定量关系,解释了P波初动半周期及振幅与震级之间的经验关系。考虑到波在介质中的衰减和频散、地表面的影响以及地震仪器的频率特性,通过褶积方法合成了上述位错源产生的理论地震图,提出了直接由实际地震图上的初动半周期及振幅测定震源尺度、地震矩、应力降和错距等震源参数以及介质的晶质因数Q的方法.运用上述方法,测定了巧家、石棉两地区介质的品质因数Q和小震的震源参数.这两个地区介质的品质因数Q分别为620和560.石棉地区小地震的应力降大约在2-30巴之间,巧家地区小地震的应力降比较接近,平均约1.4巴.将这个结果和1962年3月19日新丰江地震与1975年2月4日海城地震的前、主震的应力降作对比,我们看到,巧家地区小震的应力降的特征与上述两次大地震的前震的应力降的特征是类似的,因此不能排斥巧家地区的小震是一个较大地震的前震的可能性.以测得的小震应力降的平均值（约1.4巴）作为这个可能发生的较大地震应力降的下限估计值,从主震震级和主震应力降的经验关系可以推知,其震级的下限是5.2级.     

衍射波地震勘探方法

本文提出了衍射波勘探方法资料处理流程的构思框架,并给出了以复杂结构为目标所做的物性结构成像、几何结构成像及迭代开关识别等研究结果.     

CSAMT法一维层状介质灵敏度分析

为改善CSAMT一维反演的实用性,本文以电磁场数值模拟为基础,推导出偶极源激发下频率域电磁反演中的偏导数公式.并以三层水平层状地电模型为例,针对同线装置和赤道装置两种形式,利用扰动法对本文的半解析算法结果进行验证.对比结果表明无论同线还是赤道装置,本文半解析结果和扰动法计算结果拟合程度非常好,验证了偏导数公式推导及程序代码的正确性.进而,分析了CSAMT观测数据对中间薄层参数的灵敏度.灵敏度特征分析表明:CSAMT观测资料对中间低阻薄层比较敏感,对高阻薄层的分辨率较低,但对层厚度,即便是高阻薄层,仍存在较高的灵敏度.频率对层参数的灵敏度有重要影响.实际应用中,应同时考虑资料和参数加权,以提高中间层参数的求解能力.本文的算法不仅有助于CSAMT资料反演解释,同时为地下薄目标层的有效识别提供理论依据.     

电阻率成像在堤坝勘察中的应用

利用日本OYO公司MCOHM - 2 1型浅层地电仪 ,采用 pole pole方式高密度电阻率探测系统 ,对山东跋山、大冶、会宝岭等几个存在病险需要加固的大中型水库大坝进行了电阻率CT探测。坝体内的断层、破碎、薄弱结构以及人工埋设的暗排水洞在CT断面上反映的非常清晰     

多通道瞬变电磁法2D有限元模拟

多通道瞬变电磁法的反演工作是在大地脉冲响应的基础上进行的,因此本文用2D有限元正演来求取大地脉冲响应,实现多道瞬变电磁法的正演模拟研究.研究工作首先在有源大地电磁法2D有限元模拟的基础上进行,原有2D有限元法的频带相对于多通道瞬变电磁法的频带是窄频的,为此采用校正法将其扩展到所需的宽度,实现了频率域宽频带有源电磁勘探方法的正演模拟;然后通过频时变换变换到时间域,得到瞬变电磁法的阶跃响应;最后通过求取阶跃响应的时间导数,得到大地脉冲响应.针对多通道瞬变电磁方法的装置特点,用有一定埋深的顺层成矿模型分析了大地脉冲响应特征,发现对有一定埋深的顺层产出的矿脉模型来说,频率域电磁场结果以及时间域大地脉冲响应结果均需移除背景场才能突出异常体的存在,然而,在实际工作中,未知的背景场限制了其实用性.为此,本文利用多通道瞬变电磁方法数据量大的特点,提出用不同偏移距的等时曲线与等时断面来展示脉冲响应模拟结果,事实表明这两种展示方式可以清晰地分辨出矿体引起的异常,且能准确定位矿体的中心在地面的投影位置,从而说明多通道瞬变电磁方法相对于频率域有源电磁方法,对有一定埋深的顺层矿床有更高的分辨能力.

     

计算层状介质中电磁场的层矩阵法

现有人工源频率域电磁法的研究大多仅针对某种具体的方法,而较少将问题综合起来分析.本文综合多种方法的共同点提出了层矩阵法,它采取了源置于层间的模型进行公式的推导,理论上可以计算任意层状介质中任意位置的任意场源在空间中任意位置产生的场强,可适用于多种电磁法的正演模拟计算.层矩阵法的核心是对空间域的变量x, y, z中的x和y变量进行傅氏变换后转换到波数域kx和ky中,在波数域利用边界条件,用层矩阵建立起各层的关系后计算得到各层的波数域电磁场值,然后经过二维反傅氏变换最终得到空间域中任意位置的场值.因为文中定义的层矩阵是建立层关系的关键,所以称此方法为层矩阵法.本文以水平电偶源为例独立推导了层状介质中人工源频率域电磁场解的理论公式.为了验证方法的正确性,文中建立了多种模型,利用自行编排的程序将层矩阵法与现有文献的各种解析公式的解进行了对比,结果表明本文提出的层矩阵法是灵活的、可靠的.     

频率域2维电磁测深资料的RRI反演

本文将大地电磁反演中的RRI方法应用于线源频率测深模型资料的反演中.当背景电导率变化很小时,可用变化前的电场来近似代替变化后的电场,从而在反演方程的推导过程中将有源电磁场中的源项消掉,得到和大地电磁场相同的反演方程,使有源电磁波的反演也可以应用RRI方法.反演过程中所需要的模型资料通过有限元方法得到,该资料不需做近场校正,直接用适合于有源电磁场的RRI方法反演,避免了近场校正带来的误差.数值模型结果证明该方法是可行的.最后,用RRI方法讨论了当源和目标区间存在低阻异常体时只对目标区反演的可行性,对实际工作的解释有一定的指导意义.     

时间域全波场各向异性弹性参数反演

从各向异性弹性波的有限元正演方程出发 ,导出了反问题中时间域雅可比矩阵求解的计算公式 .它具有与时间域有限元正演方程相同的表达形式 ,故可通过有限元正演计算来获得雅可比矩阵 .研究了有限元正演算法的效率和精度、吸收边界条件等方面的问题 ,以提高反演系统的效率和精度 .在此基础上 ,实现了叠前全波场各向异性弹性参数反演 .计算表明 ,在初始模型偏离真实模型较大的情况下 ,层状模型和横向不均匀模型的反演结果均能准确地收敛到真实模型上 .