海底砂土中气体运移过程电阻率监测探针设计与实验

在浮力和动、静压力作用下,海底浅层气会在高渗透性土中发生垂直和水平方向的运移、聚集,诱发地层变形,甚至失稳破坏。为探索一种新型的气体运移过程原位监测技术,实现气致灾害实时监测预警,根据静电场测量原理,设计、制作了点状电极和环状电极两种形式电阻率探针。在分析了两种探针探测精度基础上,以砂土中气体扩散过程监测为例,利用其对3种速率气体运移过程进行连续监测实验。实验结果表明,两种探针电阻率测量误差均小于0.1%。点状电极探针测量灵敏度较高,可准确监测布设点含气量的变化、气体汇聚、消散过程及相应速率;环状电极探针测量灵敏度相对较低,但可监测气体在砂土中的时空运移过程。两种探针各有利弊,都可实现气体运移过程的有效监测。     

黄河水下三角洲浅表土体的风暴液化问题

黄河水下三角洲的地质勘察揭示了海底浅表地层发生的各种灾害地质现象.以风暴浪导致海底土体液化观点,结合土体动力三轴试验、波浪水槽试验,对黄河水下三角洲浅表地层土体的液化发生条件、形成模式、液化土体运动以及地层发生的重新层化问题进行了分析,指出黄河水下三角洲的灾害地质由于风暴浪导致海底粉质土液化运动而形成,液化后土体运动形...     

中尺度模拟土壤油污染区探地雷达探测效果分析

为使物理模拟实验效果与实际探测情形更为接近,在室外自然条件下建立中尺度土壤石油污染实验模型,油污染区扩展深度超过1 m,采用实地探测中常用的500 MHz雷达天线进行长期定时探测.通过实测雷达图像特征、土壤含水量含油量分析,并对比前人开展的小尺度室内模拟试验结果,综合评价探地雷达对油污染区的探测效果.研究表明探地雷达探测图像异常特征与污染区扩散阶段密切相关:包气带内油污染区会引起振幅增强;毛细带的油污染区则表现为水位面反射轴附近清晰可辨的高幅异常区,且水位面反射轴呈下凹状;随扩散过程持续进行,异常区下移与水位面反射轴相交,并产生水平扩张.当污染土含油饱和度大于20%时,可通过雷达图像异常区圈定污染范围;当污染土含油饱和度大于15%时,可通过频谱图出现低频响应的位置圈定污染区水平范围.中尺度实验结果与室内小尺度模拟结果具有一致性,可作为油污染区雷达图像异常的解译依据.     

高频电磁波传播速度在水及淤积砂土中影响因素实验研究

水及淤积土中电磁波传播速度是实现水上探地雷达(GPR)探测数据准确时深转换的关键因素.论文基于探地雷达实测结果分析了水温、盐度、浊度对水中电磁波速的影响和粒径组成、含水量变化对砂土介电常数(电磁波速)的影响,建立了淤积砂土介电常数模型并给出了相应速度计算方法.研究表明水中电磁波速主要受水体盐度影响,随盐度增大而指数减小.淤积砂土介电常数符合Looyenga模型,现场探测时可根据土样三相体积比确定土体介电常数,进而确定土体电磁波速,实现GPR数据时深准确转换.     

地球物理方法在含油工业污水管道渗漏探测中的应用

基于含油污水管道渗漏形成土壤污染区的物性改变,利用高密度电阻率法、自然电位法、探地雷达的方法对污染区进行了探测,试图通过污染区的分布特征确定渗漏点的存在.基于异常区布设的钻孔取样分析资料显示,含油污水的侵入会引起地下粘土层的电阻率增高,随着侵入量的增大电阻率越大,相应的探测电剖面异常区表现为高阻特征;相应位置的自然电位曲线显示低电位特征,探地雷达图像则表现为低频,高幅的特征.基于异常区的分布特征可以确定渗漏点的分布位置.研究结果证实了地球物理方法对此类工业污水污染区探测的可行性.     

海水-地下水交换过程电阻率层析成像法监测效果模拟分析

近岸地下河口是海水-地下水交换的重要场所,对海岸带地下水环境产生重要影响.电阻率层析成像法作为一种实时、快速、高效的原位监测方法,能够刻画、描述潮汐过程不同阶段海水-地下水相互作用过程.为了探讨电阻率层析成像法对海水-地下水交换过程的探测效果,根据典型近岸地下河口水文地质模型和研究团队前期研究成果,构建潮汐过程不同阶段地层电阻率模型,模拟潮汐过程不同极距、不同探测装置条件下的理论探测效果.研究结果表明,使用ERT进行海水-地下水交换过程研究时,采用偶极装置取得的探测效果优于施伦贝格装置;目标异常体的尺寸与电极极距的比值越大,ERT探测效果越好.在本研究中,当目标异常体厚度-极距比大于等于0.55时,能够划分目标异常体的分布范围;当厚度-极距比大于等于1.1时,取得较好探测效果;当该比值继续增大时,探测效果变化并不明显.     

垃圾场填埋气泄漏过程高密度电阻率法监测效能分析

垃圾场填埋气近年来被开发为一种生物能资源,但开采过程填埋气的泄漏也会带来爆炸、加剧温室效应等环境问题。实时监测填埋气泄漏过程对合理开采填埋气资源具有重要意义。本文基于电阻率法对封场系统中填埋气的逸出过程进行监测实验,探究电阻率法对于该过程的监测能力。实验结果表明,高密度电阻率方法对填埋气泄漏均具有较好的定性监测能力。气体泄漏区域在电阻率监测剖面中表现为高电阻率变化比区域,并且泄漏量可以根据电阻率变化幅度定性表征,该方法可大致确定气体泄漏通道位置及气体泄漏范围。电阻率法易受降雨等外界条件的影响且对含气区域的边界界定不明显,应选择适宜的天气条件进行监测,为得到更精确的结果,可与土壤剖面气体采集探针相结合。     

基于BISQ机制三维双相EDA介质中的反射与透射

基于BISQ机制,采用相慢度参数化的方法,推导了三维双相EDA介质分界面上的反射系数和透射系数矩阵,分别计算了孔隙、裂隙或裂缝中含油、气、水时地震波在界面上的反射系数和透射系数.     

海底宏渗漏气体走航式海洋电阻率法探测效果模拟与观测系统设计

为实现海底宏渗漏气体连续调查,提出了一种走航式海洋电阻率探测技术。根据前人原位观测资料和含气水体电阻率特征构建地电模型;采用数值模拟和室内试验方法获得不同参数电阻率映像剖面,分析确定探测剖面异常特征,评价探测效果。在此基础上进一步进行了探测系统设计和实验测试。研究结果表明,走航式海洋电法探测电缆可由2个供电电流极和8个电位测量极组成,电位极距需小于0.05 m;测量可采用偶极装置通过并行采集方式实现。气体分布区表现为高阻异常,异常模式由走航速度、排列长度和气体分布区横向宽度共同决定,可分为7种情形;探测电阻率极大值和气体喷出流速存在正相关指数关系。该技术可实现气体分布范围和喷出速率快速探测。