广域电磁法在复杂电磁干扰环境的应用研究——以某市周边地热勘查为例

广域电磁法通过人工接地场源建立谐变电磁场,向地下发送不同频率的交变电流,观测一个或多个电磁场分量,以广域视电阻率探测不同埋深地质目标体。该方法以大功率、强信号的人工场压制干扰场来提高信噪比,从而获得有效观测数据。在高压线、铁路、厂房、矿区、变电站、城市周边等复杂人文噪声干扰环境下,干扰场信号幅值达到几百甚至几千微伏,其强度大于广域电磁人工场信号,难以达到压制效果。本文以某市周边地热资源大深度勘探为例,对复杂电磁干扰环境下广域电磁法的应用进行研究,取得了质量良好的观测数据,经反演解释清晰刻画了地层、构造的空间展布特征,提供了两处地热资源有利区。该例为复杂电磁干扰环境下广域电磁法应用提供了方向。     

TBM机施工隧道瞬变电磁超前探测研究

在隧道掘进机(TBM)施工隧道内,传统瞬变电磁的装置形式受到了TBM机械的限制,TBM自身的金属构件对二次场衰减电压的采集产生了强烈的电磁干扰.为了克服瞬变电磁法在TBM施工隧道内遇到的困难,在前人工作的基础上,尝试提出了一种基于电性源激发、电场分量采集的施工隧道瞬变电磁超前探测装置形式.针对钻爆法与TBM施工隧道各自不同的工况,利用三维时域有限差分法对单个电性源激励下隧道前方瞬变电磁场的分布规律与响应特征进行了正演模拟.通过对瞬变电磁场的分布规律以及响应特征进行分析,认为所述的电性源发射装置不仅可以在钻爆法施工隧道内使用,并且具有在TBM施工隧道内进行隧道超前预报的能力.     

SOTEM法在城镇强干扰环境下的应用——以坊子煤矿采空区为例

瞬变电磁法(TEM)是煤田采空区探测的主要手段之一。然而,当采空区埋藏较深或测区内建筑物密集时,传统回线源装置往往难以满足探测需求。电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)由于采取近源观测,具有信号幅值高、信噪比强、探测深度大、施工方便高效等优点,具有更好的适用性。潍坊市坊子煤矿的采空区埋藏深度约500 m,且大部分区域落于房屋密集分布的村庄内,为有效探测蒋家村下采空区的分布及影响范围,采用SOTEM法开展探测工作。在村庄外围布设发射源,利用轻便接收装置在村内接收信号,克服了建筑物障碍问题。利用小波去噪及五点圆滑技术对强干扰数据进行滤波处理,然后利用OCCAM法对数据进行一维反演。结果表明,本次SOTEM探测深度达到800 m,成功圈定出低阻采空区的分布范围,并得到钻孔验证。     

广域电磁法三维有限单元法模拟研究

本文以Maxwell方程组为理论基础,从矢量位和标量位方程出发,采用有限单元法对广域电磁法进行了三维数值模拟研究.在模型算例中,通过具有解析解的均匀半空间模型对本文算法的正确性进行了验证,在此基础上,设计了两种不同深度的低阻异常体模型,对广域电磁法的探测深度进行了模拟研究,数值计算结果表明:广域电磁法不受场源中近区的影响,能够在全区范围内进行观测;此外,还具有探测深度大的特点,为深地资源探测提供了理论与方法支撑.     

基于交叉梯度结构约束的大地电磁主轴各向异性并行三维反演

各向异性介质对大地电磁观测数据的影响往往不可忽略,因此需要提高大地电磁各向异性三维反演的可靠性和有效性.为了满足大地电磁各向异性三维反演的需求,本文研究了一种基于交叉梯度结构约束的大地电磁主轴各向异性并行三维反演算法.根据大地电磁平面波理论假设,正演方程采用背景场与二次场分离的计算方式,二次场利用交错网格有限差分法求解.由于各向异性反演的多解性,本文将各向异性介质简化为主轴各向异性,并在此基础上进一步采用有限内存拟牛顿LBFGS法实现三维各向异性反演.为了提高各向异性反演的分辨率,反演目标函数中引入交叉梯度项,利用先验的结构信息,对三个方向的电阻率参数进行结构约束,最终的反演进一步利用MPI（Message Passing Interface,消息传递接口）技术实现分频并行计算,测试结果显示并行接近线性加速比.

     

华南中部赣浙皖相邻区大地构造单元划分及其特征

华南中部赣浙皖相邻区地质构造极为复杂,前人对该区大地构造划分存在许多不同的见解,有的观点之间存在根本性的差别.通过对赣浙皖相邻区内地质资料综合分析研究,提出该区划分为三个Ⅰ级大地构造单元,即扬子地块、华夏地块及扬子地块与华夏地块之间的华南中部中元古代末期造山带;其中华南中部中元古代末期造山带又可进一步划分为乐平-歙县构造混杂岩亚带、万年构造单元、赣东北蛇绿混杂岩亚带、怀玉构造单元、东乡-龙游混杂岩亚带等五个Ⅱ级构造单元.     

工作面富水区探测与矿井电法——音频电透视在工作面富水区探测中的应用效果

在影响我国煤矿安全生产的诸多因素中,矿井水害占有重大比例。本文介绍了我国煤矿综采工作面富水特性,以及探测富水区常用的矿井电法及其特点,着重阐述了音频电透视方法的基本原理、工作方法和资料解释,并附以实例说明音频电透视在工作面富水性探测方面的应用效果。     

音频大地电磁法在广西北海市海水入侵调查中的应用

海水入侵是目前国内外沿海国家和地区所面临的难题之一,也是广西北部湾经济区的主要地质灾害之一。在系统研究前人工作成果的基础上,于北海市开展了EH-4音频大地电磁法工作,对研究区海水入侵现状进行初探,确定了研究区咸、淡水分界面和地层含水性特征等情况。本次研究表明,合理利用地球物理探测方法开展沿海城市环境地质调查工作,采取有效的防范治理措施,能够有效地解决沿海地区海水入侵这一难题;通过本次工作,也证实了音频大地电磁法在研究区内进行海水入侵调查工作中应用效果良好,值得广泛应用。     

矿井瞬变电磁法在峰峰某矿超前探测的实践分析

矿井瞬变电磁法作为煤矿防治水中最常用的物探方法,在实施过程中经常受到探测现场一些环境干扰因素的影响,降低了探测结果的准确度。以峰峰矿区为例,针对井下巷道中常见的干扰因素,通过现场对比分析总结得出以下经验：在井下金属环境设施中,探测地点的掘煤机、液压柱、底板上的钢轨等体积较大的金属良导体对瞬变电磁探测干扰严重,应尽量撤离或采取相应的措施避开,而锚杆、锚网、锚索、锚网带支护、工字钢等体积较小的金属物体对瞬变电磁探测的干扰较小,在实际应用时可以忽略不计。通过排除干扰等措施,利用多种观测系统所探测的成果进行综合分析、相互验证,可以提高物探资料解释的准确度,对煤矿的防治水工作起到有效的指导作用。     

城市与工程测量EDM导线技术标准的分析

基于导线测量误差理论与电磁测距(EDM)导线的特性,分析讨论了城市与工程测量EDM导线的各项技术参数,提出了各级EDM导线技术标准的建议,通过计算验证所给出的这些技术指标是合理可靠的。