基于三维自然电位电源密度成像方法的包气带介质结构探测

借助三维自然电位电源密度反演成像方法,分析南京中山植物园试验场地的野外电位观测资料,研究包气带的介质结构信息。研究结果证明,电源密度反演成像结果与探地雷达获得的地下介质结构特征具有很好的吻合性,这表明三维自然电位电源密度成像可以应用于探测包气带介质结构。这为研究地下空间结构提供了一种新的地球物理方法。     

自动电位滴定技术精确测定铜矿石中高含量铜的方法研究

铜矿石中百分含量铜的分析通常采用手动目视滴定法, 该方法借助化学指示剂判定终点, 存在终点判断和人为操作等误差, 精密度、可靠性相对较差。基于此, 本文建立了精确测定铜矿石中高含量铜的分析方法, 采用智能型自动电位滴定仪自动判定终点, 高分辨加液器精确控制硫代硫酸钠标准溶液加入量至0.001 mL, 并且通过加大碘化钾用量使得滴定中产生的碘化亚铜被高浓度的I-溶解, 消除对碘的吸附影响。本法应用于铜含量为24.2%~59.09%的铜精矿、黄铜矿、铅黄铜国家标准物质分析, 相对标准偏差(RSD, n=10) < 0.3%, 极差仅为0.13%、0.21%、0.29%, 优于手动目视滴定法。本法提高了铜矿石分析的自动化程度, 适用于精确测定铜含量大于0.5%尤其是10%以上的铜矿石。     

基于裂隙尖端放电机制的深部岩体损伤自电特征分析

在大规模深部岩体损伤过程中发生的裂隙尖端放电现象往往引发地下雷电,对该现象发生机理、表现规律的揭示有助于地震、岩爆等的临灾预报.不同于在岩土体中液固耦合界面上发生的自然电场异常机理,在岩土体内部发生的裂隙尖端放电可谓是引发自然电场异常的另一重要微观机制.本文基于现有裂隙尖端放电的研究成果,详细阐述了裂隙尖端放电发生的过程,解释了岩体损伤过程中自然电场异常产生的微观机理,并结合室内实验成果论述了自电位的主要特征;进行了理论推导,认为在大尺度岩体连续损伤过程中,自电位具有含脉冲状波动并整体下降的特征;开展了原位测试,结果证明人工采掘扰动下的深部岩体连续破坏的过程中,自电位在破坏前期缓慢下降,在破坏过程中会出现脉冲状波动,随着破坏程度的加剧整体呈现波动中下降的规律,与理论推导、室内实验结论都相符.对比室内实验和原位测试成果发现,随着研究目标的空间尺度由mm级别扩展到m的级别,自电位波动的幅值也从数十个mV扩展到数百甚至上千mV,故认为在利用自电位波动规律来预测岩体破坏状态时,须受研究对象的空间尺度的约束.此外,在原位测试中发现,自电位对岩体损伤过程的响应较直流电阻率而言具有时域上的超前优势,并对此现象进行了解释.

     

地下金属管道防腐层破损处的直流电法探测

地下金属管道防腐绝缘层的探测是目前管网工程中提出的一个实际问题,探测手段主要包括Person法、电位测试法和密间隔电位测试技术等,但对探测的方法和原理少见报道。详细地介绍了应用直流电法探测地下金属管道防腐绝缘层破损位置的正演模拟和反演过程,通过编写计算程序和综合分析,认为利用直流电法可以探测到地下金属管道防腐层破损的具体位置。     

基于Android平台的192道自然电位监测仪测控软件开发

为了满足192道自然电位监测仪便携性、智能化、长时间自动监测的要求,解决现阶段电法勘探仪器的采集控制设备在人机交互性、续航能力、便携性等方面存在的不足。本文通过将蓝牙、Wifi等物联网技术与地球物理仪器相结合,设计了基于Android平台的采集控制软件。经过测试,该软件功能高效,数据传输质量好、运行稳定。在地质微生物自然电场信号检测实际应用中表现稳定,可以不间断监测超过36 h,数据采集准确度高、可视化效果好,有较强的实际应用价值。     

洞庭湖沉积物腐殖酸的配位性与酸碱性研究

通过电位滴定研究了从洞庭湖沉积物中分离得到的腐殖酸(HA)的酸碱性和配位性,采用修正格兰函数进行了数据拟合.表征了六类可滴官能团含量和分布,pKa数值在2.35~10.50之间,羧基占可电离中心总数的62%,利用铜离子选择电极和汞齐电极(Pb、 Cd 和Zn)研究了腐殖酸与Cu2+、Pb2+、Cd2+和Zn2+配位性质,借助Scatchard方法对数据进行了处理,显示铜和铅为二配体,镉和锌为单配体.平均稳定常数顺序为:logKHA-Pb>logKHA-Cd>logKHAtZn, 配位能力顺序为:Pb>Cu>Cd≈Zn.     

利用毛管模型研究泥质砂岩电化学测井响应机理

自然电位和激发极化电位测井响应所涉及的离子导体激发极化电位的微观机理解释,主要依据双电层形变假说和浓差极化假说,缺少定量描述的数学模型和理论体系.本文利用孔隙介质的微观毛管模型,给出了毛管模型中双电层理论和阳离子交换量与Zeta电位的关系,推导出毛管中离子流量和电流强度表达式.由电荷守恒定律和物质守恒定律,推导出毛管中离子浓度分布的解析表达式,建立了描述含水泥质砂岩激发极化电位和自然电位的数学模型.从而系统地严格证明了含水泥质砂岩激发极化现象是在电流场和浓度梯度场的共同作用下,由孔隙中离子浓度浓差极化电位和双电层形变电位形成的.并且证明了描述泥质砂岩自然电位的数学方程和描述激发极化电位的数学方程及形成机理是一致的.计算结果表明：激发极化极化率随孔隙度和渗透率的增大而减小;极化率随溶液浓度的增加而减小,随阳离子交换量的增加而增加;证明了地层水浓度、阳离子交换量是影响自然电位大小的主要因素.     

基于小波分析的矿井工作面涌水量评价

矿井涌水量预测预报是矿井开采过程中防治水害的重要环节。应用小波多尺度理论对工作面涌水量、自然电位及直接充水含水层水位进行研究,揭示其规律性,以解决涌水量估计问题。通过对三类数据进行小波分解与重构发现,第二层低频重构信号与三者之间具有规律性：水位下降引起自然电位升高,导致涌水量增大;水位回升、自然电位减低时,对应工作面涌水量减小。分析结果表明,第二层高频重构细节信息表现为高水位(小降深)、低电位(电性差异小)对应小涌水量和低水位(大降深)、高电位(电性差异大)对应大涌水量。     

油气自电法在东胜地区隐蔽油砂矿勘探中的应用

在隐蔽油砂矿上方地表,存在着与之对应关系良好的负电位天然场,可以用于发现隐蔽油砂矿的平面位置.但在对其观测的过程中,"接地电位"、"日变"等可严重影响油砂自电异常的解释和应用效果.数据采集精度和处理技术问题,已成为影响利用该方法勘查油气及油砂矿有效性及可靠性的"瓶颈"问题.通过大量实践和研究解决上述问题,取得了良好的效果.在鄂尔多斯盆地东胜地区利用油气自电法进行了油砂勘查试验,其结果通过钻探得到了证实,为隐蔽油砂矿的勘查提供了一种经济有效的方法.     

滨海含水介质胶体对垃圾渗滤液氨氮的吸附特征

根据天津含水介质的结构和组成,选择代表性的2种含水介质,分析了土样和胶体的主要物理和化学性质,系统测定不同胶体对氨氮吸附的动力学曲线和吸附等温线,并分析了胶体粒径、ζ电位、电泳淌度对吸附作用的影响。结果表明,含水介质胶体对氨氮的吸附动力学过程为对数曲线,其平衡时间约为20~24 h;不同胶体的吸附等温线均为直线型理想吸附,并且当水相中氨氮浓度低于一定浓度时,不但不产生吸附,反而使胶体中的残留氨氮释放出来;胶体颗粒细,比表面积大,表面能大,吸附能力就越大;胶体的ζ电位和淌度愈高,胶体的稳定性愈大,与铵离子接触的机会多,容易吸附铵离子。