GD—DTPA脊髓造影磁共振扫描技术应用的研究

本文目的,通过将ＧＤ－ＤＴＰＡ直接注入蛛网膜下腔后进行脊髓造影ＭＲ扫描,探索一种新的ＭＲ检查方法,材料方法：对１１例患者进行ＧＤ－ＤＴＰＡ蛛网膜腔直接注射脊髓造影前后ＭＲ扫描,保持扫描序列不变。造影剂量为０．５～１．０ｍｌ,结果：所有患者脊髓造影后即刻扫描显示脑脊液信号反转,Ｔ１Ｗ高信号。Ｔ２Ｗ低信与,结论：小剂量ＧＤ－ＤＴＰＡ直接蛛网膜注射脊髓造影ＭＲ扫描是一种安全可靠的检查方法。对观察脑脊液动     

基于稀疏表示的地面磁共振信号提取方法

在多孔隙含水层中地面磁共振（surface nuclear magnetic resonance,SNMR）信号呈现多弛豫衰减特性,常规盲源分离方法和单指数拟合方法引起信号严重失真和信息缺失等问题.本文提出了基于稀疏表示的随机噪声背景下多弛豫SNMR信号的提取方法.根据SNMR信号的衰减特征,设计了精确刻画SNMR信号且与随机噪声不相关的离散衰减余弦冗余字典.其次,针对多弛豫SNMR信号稀疏度未知的问题,通过设置合理的残差比阈值控制迭代次数,改进了广义正交匹配追踪（generalized orthogonal matching pursuit,gOMP）算法,使得该方法应用于SNMR信号的提取时,具有更好的自适应性和普适性.再次,鉴于SNMR测量数据为多次独立重复采集的结果,提出了基于数据流的SNMR信号提取策略,在提高算法鲁棒性的同时,保证了信号提取结果的唯一性.最后,通过仿真和实测数据证明了基于gOMP算法的稀疏表示方法可以显著地提升多弛豫SNMR信号的提取质量,降低随机噪声对含水层反演结果的影响,提高SNMR探测能力.     

地下核磁共振小尺寸线圈设计和实验

很多国家在进行隧道挖掘、地下矿体开采时,经常会遇到突水涌泥事故.核磁共振方法(Magnetic Resonance Sounding,MRS)作为目前唯一一种直接找水的地球物理技术,在探测诱发灾害的水体方面具有明显的优势.本文首先给出了多匝分离式线圈的MRS信号响应和核函数的计算公式,分析了线圈的匝数、边长和含水层位置对MRS信号响应的影响.分析表明,在限定空间内,利用多匝分离式线圈的设计方法可以提高小尺寸线圈的探测能力.同时,对高匝数线圈给探测系统带来的不利因素进行了分析和改进.最后,为了验证本研究所采用的方法,利用6 m边长的方形线圈和改进型MRS探测系统在中国温州一处在建隧道内的地下场地进行实地探测,探测结果与瞬变电磁方法结果对比表明,6 m边长的方形线圈可以对地下30 m内的含水层进行有效探测.     

Measuring hydrological connectivity inside a soil by low field nuclear magnetic resonance relaxometry

Hydrological connectivity inside the soil is related to the spatial patterns inside the soil (i.e., the structural connectivity). This, in turn, is directly associated with the physical and the chemical processes at a molecular level (i.e., the functional connectivity). Nuclear magnetic resonance (NMR) relaxometry can be successfully applied to reveal both structural and functional components of soil hydrological connectivity. In the present study, the low field NMR relaxometry was applied on water suspended soils sampled at the upstream‐ and downstream‐end of three different length plots. Also the sediments collected from the storage tanks at the end of each plot were water suspended and monitored by NMR relaxometry. The results from the NMR investigations were elaborated by using a mathematical approach in order to quantify both the functional and structural connectivity components. In particular, following integration of the T₁ distribution curve, an S‐shaped curve was obtained. It revealed two plateaus corresponding to the shortest (low component) and the longest (high component) intervals of relaxation times, respectively. According to relaxometry theory, the two T₁ intervals, associated to the different plateaus, were attributed to micro and macro soil pores, respectively. The two T₁ intervals were used to define a functional connectivity index, while the central part of the S‐shaped distribution was used to define a structural connectivity index. Here we provide the physical meaning of the our mathematical approach, thereby revealing that functional connectivity index increases with plot length, as a result of a selective eroded particle transport. Moreover, the relationship structural connectivity index versus plot length resulted quasi‐independent of grainsize distribution, whereas the values of the structural connectivity index for the sediment samples resulted lower than those obtained for the corresponding soils.     

应用核磁共振技术分析干盐湖地区地下卤水空间分布特征——以昆特依干盐湖为例

昆特依干盐湖位于柴达木盆地西北部,为特大型综合盐类矿床.大盐滩是昆特依干盐湖内最大的盐滩,地下赋存有一定量的卤水矿床,但该矿床的水文地质条件差,主要卤水矿层含水性弱,开采难度大.核磁共振找水方法作为当今世界上唯一的直接找水地球物理新方法,具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解的唯一性等优点,本文运用该方法对昆特依干盐滩地区地下卤水空间分布特征进行研究,通过对核磁共振数据进行处理与反演,结合已有的地质与钻井资料,对测点进行综合地质-地球物理解释,获得以下认识:1)大盐滩0~130 m深度范围内,共存在3个卤水含水层,主要呈扁平状或漏斗状、近似层状展布,W1为晶间潜卤水层,渗透系数较大,颗粒较粗,单位体积含水量为0.4%~2.7%,W2和W3为晶间承压卤水层,渗透系数较小,颗粒较粗,单位体积含水量分别为0.2%~1.1%和0.1%~0.8%;2)大盐滩地区存在两个卤水富集区,分别为研究区西南部沉积盆地中心的Ⅰ号富卤区和盆地东北部的Ⅱ号富卤区;3)根据区域内卤水富集分布以及构造情况,划定大盐滩向斜沉积中心、大盐滩北侧F1~F8及遥F6断裂发育区和冷湖构造带为区域内主要的找矿找水远景区;4)GMR核磁共振系统在干盐滩地区理论探测深度为130 m,该系统不仅可以有效地探测自由水,而且可以依据束缚水的分布解译地下各类含水盐类矿物和含水黏土矿物的存在与分布.     

缩短核磁共振测定冻土未冻水含量实验时间的方法

为利用核磁共振(NMR)技术更快地测试得到冻土中未冻水的含量, 首先对传统的单试样测试方法进行了分析, 探究了其实验时间过长的原因. 然后, 基于传热学中的集总参数法, 研究了小体积试样在空气中以自然对流传热为冷却方式的温度变化特征. 根据试样温度与时间的对应关系, 提出了多试样连续测试法. 最后, 以一种黏土为例, 分别利用多试样连续测试法和单试样测试法测量了土样冻结过程中NMR信号强度随温度变化的关系. 实验结果表明: 二者的测量结果非常接近, 但连续测试法耗费的时间非常少. 综合比较两种利用NMR技术所耗费的时间和实验结果的精确程度, 多试样连续测试法是可行的.     

城市密集建筑群对沉积谷地地震动放大效应的影响

采用有限元模拟方法建立了建筑群-沉积谷地二维模型,并在土体截断边界上施加粘弹性人工边界,在频域与时域中对比分析此体系和单独沉积谷地的地震反应,观察地震时沉积谷地与建筑群之间的动力相互作用规律。分析表明,沉积谷地中建筑群对谷地本身的地震反应具有显著影响。入射波频率较低时,由于共振效应的存在,在部分区域处建筑群-沉积谷地体系的地表位移响应幅值会大于单独沉积谷地,但随着入射波频率的增加,建筑群的存在又会对地震反应产生明显的减弱效果;建筑群对谷地的影响还与建筑高度和建筑间距有关,且不同位置处的响应也存在很大差异。计算结果可为沉积谷地中设防烈度的设置以及工程抗震设计提供部分理论依据。     

典型海湾风暴潮增水特征与机理研究

以三门湾为例,基于经验模态分解方法 (EMD)将原始风暴潮增水过程进行分解,并对各个子模态进行能量谱分析,研究每种波动对应的生成机制。结果表明:半封闭海湾内的风暴潮增水较为严重,造成三门湾内强增水的台风为三门湾南侧的西北向登陆台风。EMD分解结果显示三门湾内的风暴潮增水包含6 h,12 h,20 h左右的波动,其中6 h左右的波动来源于海湾共振,共振的频率是由海湾的形状、水深等固有性质所决定的。12 h的波动是由于天文潮与风暴潮耦合作用导致,20 h左右的波动是由于台风移动过程中外海波动的传入。结果表明EMD方法为风暴潮波动增水特征的精细认知提供了一种新的思路和方法,可以加深对海湾内风暴潮波动增水特征的研究。