煤矿采区地震勘探不同检波器接收试验与分析

地震勘探面临诸多挑战,地震成果的不确定性与多解性、短周期与高预期的矛盾、高生产率与低信噪比的矛盾等急待解决,其中开展宽频带采集已成为拓宽频带宽度、提高分辨能力的基础。全数字高密度三维地震勘探通过数字检波器单点接收,高密度采样的方式来实现地震勘探的宽方位角、小面元和高覆盖次数,因此,地震检波器作为野外数据采集过程中最为关键的采集前端设备,其性能的好坏及所采集的数据质量的优劣直接关系到后续的处理与解释等环节。为了对比数字检波器与模拟检波器的实际采集效果,并探讨在野外实际数据采集中数字与模拟检波器性能之间的不同,采用低、中、高不同固有频率的模拟检波器、单点数字检波器与室内数字检波器组合6种检波器进行接收试验,对不同类型检波器的地震记录进行频谱、信噪比等分析,发现数字检波器接收地震信号的频宽和信噪比优于模拟检波器,并且数字检波器室内组合之后频带宽度和信噪比均变大;在低、中、高固有频率的模拟检波器中,低频模拟检波器的频宽和信噪比效果好于中、高频模拟检波器;当高密度采集时,叠加达到一定次数时,剖面信噪比变化不大,因此,可以根据不同深度目的层信号选择合适的叠加次数。     

Full 3-D numerical modeling of borehole electric image logging and the evaluation model of fracture

A full 3-D finite element method numerical modeling program is written based on the principle and technical specification of borehole electric image well logging tool. The response of well logging is computed in the formation media model with a single fracture. The effect of changing fracture aperture and resistivity ratio to the logging response is discussed. The identification ability for two parallel fractures is also present. A quantitative evaluation formula of fracture aperture from borehole electric image logging data is set up. A case study of the model well is done to verify the accuracy of the for-mula. The result indicates that the formula is more accurate than the foreign one.     

高建筑物对矮建筑物保护作用的三维数值模拟

运用三维高分辨率随机多先导连接模型, 设置高矮两座建筑物并改变其中矮建筑物的高度以及高矮两座建筑物水平距离, 同时设置孤立矮建筑物进行对照, 探究多先导模式下高建筑物对矮建筑物的保护作用。结果表明:高矮建筑物距离较近时, 下行先导的发展完全受高建筑影响;随着建筑物水平距离增加, 高建筑物对先导主通道仍然存在明显吸引效应。当矮建筑物雷击概率的增长趋势出现明显减缓的分界点, 此时与孤立矮建筑物的雷击概率仅相差3.6%, 但单次闪电的连接过程仍存在显著差异。通过对比不同建筑物水平距离与孤立建筑物的雷击结果, 高矮建筑物水平距离由400 m增至600 m, 差异则从44.5%降低至22.7%。在相同高建筑物影响下, 不同高度矮建筑物的雷击概率变化趋势亦存在该特征, 高度为50, 100, 150 m和200 m的矮建筑物对应的雷击增长速率分界点的水平距离为300, 450, 550 m和600 m。     

波动方程的高阶广义屏叠前深度偏移

不同于常规广义屏传播算子的推导中使用散射理论,本文利用单平方根算子的渐近展开,推导出了单程波方程广义屏传播算子的高阶表达式.高阶广义屏传播算子不仅可提高常规广义屏传播算子的计算精度,而且还能改善广义屏传播算子对速度强横向变化介质的适应性.把高阶广义屏传播算子应用于波动方程叠前深度偏移,可得到比常规广义屏传播算子更好的效果.高阶广义屏传播算子的阶数越高,计算精度越高,但计算量也越多.以SEG-EAGE二维盐丘模型数据的波动方程叠前深度偏移为例,二阶广义屏传播算子相对于常规（一阶）广义屏传播算子增加了30%的计算量.高阶广义屏传播算子是常规广义屏传播算子理论的发展和完善.     

Air–water two-phase flow modeling of turbulent surf and swash zone wave motions

Wave breaking and wave runup/rundown have a major influence on nearshore hydrodynamics, morphodynamics and beach evolution. In the case of wave breaking, there is significant mixing of air and water at the wave crest, along with relatively high kinetic energy, so prediction of the free surface is complicated. Most hydrodynamic studies of surf and swash zone are derived from single-phase flow, in which the role of air is ignored. Two-phase flow modeling, consisting of both phases of water and air, may be a good alternative numerical modeling approach for simulating nearshore hydrodynamics and, consequently, sediment transport. A two-phase flow tool can compute more realistically the shape of the free surface, while the effects of air are accounted for. This paper used models based on two-dimensional, two-phase Reynolds-averaged Navier–Stokes equations, the volume-of-fluid surface capturing technique and different turbulence closure models, i.e., k–ε, k–ω and re-normalized group (RNG). Our numerical results were compared with the available experimental data. Comparison of the employed method with a model not utilizing a two-phase flow modeling demonstrates that including the air phase leads to improvement in simulation of wave characteristics, especially in the vicinity of the breaking point. The numerical results revealed that the RNG turbulence model yielded better predictions of nearshore zone hydrodynamics, although the k–ε model also gave satisfactory predictions. The model provides new insights for the wave, turbulence and means flow structure in the surf and swash zones.     

数字与模拟地震观测系统拾震能力的对比分析

研究的区域为内蒙古中西部地区(38°～43°N,104°～116°E)。通过对数字地震观测技术系统(简称"数字系统")、模拟地震观测技术系统(简称"模拟系统")同步观测记录的对比,可以看到,数字系统在判断震相初动方面有着明显的优势;检测地震的能力明显高于模拟系统;在测定地震发震时刻、震中位置等方面,与模拟系统存在一些偏差,但差异并不很大,因此数字系统目录与模拟系统目录能够基本衔接。     

低强度模拟锚固材料抗弯荷载-位移全过程曲线试验研究

在大比例尺的地质力学模型中,由于相似模型材料的脆性和低强度,很难测得其抗弯应力-应变或者荷载-位移全过程曲线。对抗弯试验的过程进行力学分析,通过对增加辅助弹性元件方案的假设推导得到弹性元件刚度设计原则。依据该设计原则,组装出一台试验原理样机,测到不同节理（均质、层状和块状）含不同角度锚杆的试件的抗弯荷载-位移全过程曲线。此外,由于相似材料的低强度重度大特性,试验中适当考虑试件的自重对实验结果的影响。试验研究表明,弹性元件的增加对抗弯荷载-位移全过程曲线下降段有着质的改善;当弹性元件与台架的复合刚度大于试件的最大刚度,即可测得抗弯荷载-位移全过程曲线;在抗弯试验中试件自重荷载可以等效为集中力荷载,对于550 mm的标准试件其等效荷载相当于其自身重力1/2的集中荷载,相当于试验中均质试件峰值荷载的9%。     

电渗的电荷累积理论

基于模型试验中所观测到的电荷累积现象,提出了电渗的电荷累积理论。该理论以电荷守恒原理代替电流连续性原理,建立了电荷累积模型的微分方程。微分方程的解析解表明：电势在空间的分布是线性函数和三角函数的叠加,该分布最终趋近于Esrig理论所假定的线形分布。电势梯度随时间以指数形式消减,最终稳定于一个常数,电流和土体电导率随时间的消减形式与能级梯度理论近似一致。最后,通过观测电渗电流随时间的变化过程,对电荷累积理论进行了试验验证。     

煤炭采空区电性特征的定性分析

煤炭是我国的主体能源,在国家的经济发展与社会稳定中起到了极其重要的作用,以前生产过程中遗留的煤炭采空区是目前需要研究的重要问题。本文首先简要介绍了我国煤炭资源的发展现状,接着从煤层被采空前后力学变化特征的角度分析了煤层不同开采程度下力学性质的变化,并结合煤矿生产经验给出了煤层不同开采程度下的采空区填充属性,为煤炭采空区电性特征的定性分析打下了基础。然后,对煤炭采空区的电性特征进行了定性分析,总结出5种煤炭采空区的电性特征,即1)电性层横向不再连续,出现局部低阻和高阻异常;2)煤层对应的低阻区域呈现出纵向扩展的趋势;3)煤层与围岩电性界面紊乱;4)低阻区向上延伸形成纵向低阻带;5)电性层不再具有层状特征,电性层序与正常地层层序不再对应)。最后,利用郴州市鲁塘煤(石墨)矿区采空区的实例,说明本文煤炭采空区电性特征的定性分析是合理的。