基于补偿电极的对称四极直流电阻率法数值模拟

首先介绍一种新的基于补偿电极的对称四极直流电阻率探测方法。利用有限元分析软件,对地下存在异常体的二维介质模型进行了数值模拟分析,数值计算出地下不同深度低阻和高阻水平柱体、低阻和高阻垂直板状体的视电阻率剖面曲线。不同深度视电阻率剖面曲线存在如下特征：异常体投影点上方曲线存在明显的异常变化;存在补偿电流的曲线异常幅度大于无补偿电流的异常幅度;浅埋深的异常幅度大于深埋深的异常幅度。     

重金属锌污染砂的交流电阻率特性试验

为研究交流电阻率法检测重金属锌污染的可行性,通过对不同的锌污染砂试样进行电阻率测试,分析了电流频率、含水量、孔隙比、锌污染含量等对砂电阻率的影响,建立了影响锌污染砂交流电阻率的经验公式。结果表明,电阻率随电流频率的增加先急速降低,当电流频率增加到50 kHz时,电阻率逐渐趋于稳定;以锌含量50 mg/kg为界,锌含量越低,电阻率对电流频率的变化越敏感;电阻率随含水量的增加而减小,含水量越低,电阻率变化越快;电阻率随孔隙比的增加而增大,增幅较缓;电阻率随锌含量的增大而急速减小,当锌含量高于250 mg/kg后,电阻率逐渐趋于稳定;砂电阻率与锌污染含量间呈现高度相关的幂函数关系,得出了包含饱和度、孔隙率、锌污染含量的砂交流电阻率关系公式。     

垂直线源井—地电阻率法三维有限元模拟

详细推导了垂直线源的正常电位及其异常电位的变分问题,再利用有限单元法正演模拟了当地下存在三维低阻异常体时地下半空间的电场分布,计算并绘制了过井口主测线上视电阻率剖面图。正演结果显示线源供电测量方式能较好地显示异常体的水平投影位置和埋深,达到分辨异常体的目的。实际工作中,可利用钻杆作为线源供电,通过动态观测地面电位的变化,计算视电阻率,判断地下异常体的位置。     

高含水原油流变特性研究

高含水原油的视粘度是温度、含水率以 及剪切速率的函数。从现场实际出发 全面研究高含水原油流变特性,即含水原油视粘度与含水率的关系,含水原油视粘度与剪切速率的关系,含水原油视粘度与油温的关系等。给出了测试的相应曲线并对曲 线进行了分析。该油田油水乳状液转 相点在含水６５ ．２ ％ 左右,在转相点以前是以油为外相,水为内相 Ｗ／ Ｏ 型乳状液,视粘度随含水量上 升而增加,且受温度影响较大,同时剪切速率影响也相当明 显。随着剪 切速率的增加,转相点的视 粘度明显下降。用曲面拟合方法回归出流变参数方程。通过现场取样和数据处理分析可知,含水原油其流变特性可由幂律本构方程表示。这一结论为准确计算高含水原油管道工艺参数奠定基础。     

Influence of the aggregate volume on the electrical resistivity and properties of portland cement concretes

The electrical resistivity of concretes with various aggregate volume fractions (V _a) of 0%–70% at water/cement (W/C) ratios of 0.4 and 0.5 during 1 day was monitored. It is found that the addition of normal aggregate to cement paste leads to a regular increase in concrete resistivity at each hydration stage and the electrical resistivity has a deeper increase for the lower W/C at a fixed aggregate volume fraction. The number of normalized resistivity (NR) of concrete to its paste matrix was introduced, which is only a function of aggregate volume fraction (V _a). The quantitative relationships give an alternative method for the prediction of aggregate volume in the concrete. A logarithmic relation is established between the elastic modulus of concrete at 7 days or 28 days and the electrical resistivity of concrete at 1 day. The equations are obtained, the compressive strength of concrete at 7 days or 28 days can be determined by the electrical resistivity of concrete at 1 day and the used aggregate content in the concrete. The quantitative relationships give a non-destructive test (NDT) method for prediction of concrete elastic modulus and compressive strength.     

电法勘探在石家庄西马庄地下水量预测中的应用

以石家庄西马庄若干已知农用井为出发点,采用激电和电阻率测深法。基于视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度等参数和涌水量的相关性,利用多元回归方法建立地下水量预测模型,通过方差检验,说明用此模型对勘探区内进行含水量的定量预测是可行的。利用所建立的预测模型,应用于石家庄西马庄地下水资源评价中,得到了令人满意的结果。应用实践表明,所建立的回归预测模型具有很好的推广应用价值。     

斜阶跃场源关断时间对测量结果的影响及校正研究

论文推导了斜阶跃场源激励下,采样延时零时刻在发射电流关断起始点的高阻围岩中导电球体、不导电基底上水平薄板和均匀导电半空间的瞬变响应解析式,分析了发射电流关断时间对三种模型全程瞬变响应的影响。根据均匀半空间瞬变响应解析式,讨论了斜阶跃场源激励下的磁场、感应电压与全程视电阻率的对应关系,提出了一种全程视电阻率直接计算方法。此方法将发射电流关断时间作为系统参数参与视电阻率的计算,无需关断效应校正,可以方便地直接计算出中心回线装置下测量目标的全程视电阻率。理论模型及实例计算数据都证明了这种数值算法的可行性。由于斜阶跃场源技术的成熟,该算法具有一定的实用价值。     

高密度电法在陕西泾阳地区黄土台塬地下水位探测中的应用

黄土滑坡灾害与地下水位、黄土含水率有一定的关系,查清地下水位分布对黄土滑坡的预测与稳定性分析具有重要意义。基于高密度电法摸清陕西泾阳南塬黄土台塬地下介质电阻率分布情况,研究地下黄土含水率、视电阻率、视电阻率垂向导数与深度的关系,并推测勘查区地下水位线分布情况。结果表明:当地下某一深度黄土含水率为30%左右,视电阻率为30 Ω·m左右,且视电阻率垂向导数达到峰值时,可推断出该深度存在地下水位线。因此,在黄土滑坡灾害的预测与分析中,基于高密度电法,将含水率、视电阻率、视电阻率垂向导数与深度的关系作为判断依据,可以较为准确地确定地下水位的深度。     

巷道直流电测深在探测陷落柱中的应用

提出了用不同方位巷道三极直流电测深法探测陷落柱位置及其富水性的技术。根据理论模型的数值模拟结果，总结了地质异常体在不同观测方位巷道电测深视电阻率断面图上的异常特征及电极距与探测距离间的关系。在孔庄煤矿7192工作面进行了陷落柱实际探测，探测结果与实际揭露边界误差小于5m．结果表明，采用巷道顶板、底板及侧帮电测深的全方位测深模式能够查明地质异常体的空间赋存形态、富水性以及与顶板或底板含水层是否存在水力联系等．     

高密度电法反演数据预处理方法研究

高密度电法探测获得的视电阻率数据中存在的不确定噪声,会使反演结果不精确且反演时间增加.为了减小不确定性噪声带来的影响,采用自适应滤波方法对视电阻率曲线进行预处理后,再进行反演计算.本文通过仿真对比验证该方法的有效性.首先构建球体异常区域,半径为1 000 cm,电阻率为35 Ω·m.对构建模型进行正演计算后,获得视电阻...     

Comparison of laboratory and field electrical resistivity measurements of a gypsum rock for mining prospection applications

Geophysical surveys are frequently applied in mining prospection to detect the presence and volume of ore bodies of different nature. Particularly, in gypsum ore bodies exploitation, electrical resistivity measurements are usually the most used methodology. However, it has been observed that different electrical resistivity values can be obtained depending on geometrical features and composition of gypsum. Indeed, electrical resistivity of gypsum rocks depends on several parameters, such as gypsum purity, nature of secondary minerals, porosity, saturation and interstitial fluid properties. Saturation and hydrogeological setting, in particular, were recognized as the most influencing parameters. Hydrogeological conditions of gypsum rock masses are also very relevant for exploitability, safety conditions and economic feasibility and should be accurately known during the prospection and planning phases of the quarries. In this work, a relationship between electrical resistivity and saturation degree of gypsum is proposed. The possibility to estimate gypsum porosity with the use of this relationship is also investigated. The reliability of laboratory measurements is finally verified in comparison with field and modelled resistivity data. The reported results underline the potentiality of the proposed approach to obtain a reliable characterization of the studied ore body.     

电阻率法研究早期水泥净浆孔结构的演变过程

采用无电极电阻率法原位连续监测3种水灰比（0.23、0.35和0.53）水泥净浆早期水化过程中电阻率的变化全过程,同时结合等温量热仪测试的水化程度,建立水泥净浆随时间发展过程中浆体电阻率与孔结构发展的定量关系。结果表明：根据电阻率及其微分曲线的变化规律可以把水泥水化过程分为4个阶段：溶解期、诱导期、加速期和减速期。水灰比越低,毛细孔隙率和收缩因子变小,曲折因子变大,致使浆体电阻率升高,而孔溶液电阻率却下降。     

瞬变电磁法小线圈装置过渡过程影响研究

接收线圈分布参数对早期瞬变电磁信号影响严重,导致信号的有效采样时间起始点后延,丢失浅层探测信息。本文比较了过渡过程影响下的视电阻率误差,并描绘视电阻率误差随接收装置半径变化曲线。结果表明,在相同有效接收面积的前提下,选择不同半径的接收装置对视电阻率计算会带来不同程度的影响,解决工程实际中接收线圈最佳半径设计问题。     

大功率TEM法在锡铁山矿区深边部找矿中的应用效果

锡铁山铅锌矿区大功率TEM法深边部找矿研究发现,除少数异常在老地层上以外,几乎所有的异常均在滩间山群上。03线2 942 m标高走向坑道勘探发现了隐伏Ⅳ矿带片岩型矿床,与2000年发现的TEM异常吻合,从而明确了TEM法在锡铁山深边部找矿的指导意义。TEM响应电位异常曲线反映规则低阻形体的异常特征,如陡产状厚板状低阻体的双峰盖帽特征、缓产状板状低阻体的箱形或似箱形特征等,构成低阻形体的物理模型。勘探验证结果是铅锌矿体与近矿局部炭质层和黄铁矿体组成的宏观低阻形体,可视为矿床的地质模型。这两个模型是客观存在事物的两个侧面表现,它为识别矿致异常提供了科学依据。     

土的电阻率与饱和度的关系研究

采用自制的绝缘模型进行砂土、黄土、黏土的室内电阻率和饱和度的试验.分析数据可知,三种土样的共同点是：电阻率随着饱和度的增大,幂函数关系减小;当土样接近饱和时,电阻率趋于稳定.不同点是：在干密度和饱和度相同时,砂土的电阻率最大,黏土的电阻率最小;砂土的电阻率对饱和度变化的敏感性强于黄土和黏土.本试验揭示了砂土、黄土、黏土的电阻率与饱和度的关系,为使用电测法测量土工参数提供了理论依据.     

基于聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法

煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的探测精度。为解决该方法对钻孔径向异常体的准确定位解释难题,通过三维正演总结了其水平分量异常响应特征,提出了异常体象限确定准则,研究了根据水平分量幅值和异常象限综合求取异常体工具面角的计算方法。将由垂直分量计算得到的每一个视电阻率视为独立异常体,基于K-means聚类算法对相应的水平分量异常曲线特征值进行二分类,实现了全数据集的视电阻率象限自动划分,结合异常工具面角算法研究得出钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法。最后计算了三维数值模型的立体成像结果,对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好效果。结果表明:基于K-means聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法是地球物理与机器学习的有机结合,该方法能够为井下掘进工作面隐伏水害超前探测精细解释提供技术支撑。     

Fine analysis on advanced detection of transient electromagnetic method

Fault fracture zones and water-bearing bodies in front of the driving head are the main disasters in mine laneways, thus it is important to perform their advanced detection and prediction in advance in order to provide reliable technical support for the excavation. Based on the electromagnetic induction theory, we analyzed the characteristics of primary and secondary fields with a positive and negative wave form of current, proposed the fine processing of the advanced detection with variation rate of apparent resistivity and introduced in detail the computational formulae and procedures. The result of physical simulation experiments illustrate that the tectonic interface of modules can be judged by first-order rate of apparent resistivity with a boundary error of 5%, and the position of water body determined by the fine analysis method agrees well with the result of borehole drilling. This shows that in terms of distinguishing structure and aqueous anomalies, the first-order rate of apparent resistivity is more sensitive than the second-order rate of apparent resistivity. However, some remaining problems are suggested for future solutions.     

温差对CaMnO3和Ca3Co4O9热电器件输出功率的影响

在低温端散热条件不变的情况下,在较宽的测试温度范围内分别测试了CaMnO3(n-type)和Ca3Co4O9(p-type)单臂热电器件的输出功率,实验结果显示其最大输出功率与温差的平方有较好的线性关系。通过进一步的分析表明,其比例系数正比于Seebeck系数的加权平均值(加权函数为温度梯度函数)的平方与电阻率的平均值之比,是热导率、电导率和Seebeck系数等热电材料性能参数的综合表现,能够方便地测量,可在较宽的温度范围内近似地表征热电材料或器件的性能。     

温差对CaMnO_3和Ca_3Co_4O_9热电器件输出功率的影响

在低温端散热条件不变的情况下,在较宽的测试温度范围内分别测试了CaMnO3（n-type）和Ca3Co4O9（p-type）单臂热电器件的输出功率,实验结果显示其最大输出功率与温差的平方有较好的线性关系。通过进一步的分析表明,其比例系数正比于Seebeck系数的加权平均值（加权函数为温度梯度函数）的平方与电阻率的平均值之比,是热导率、电导率和Seebeck系数等热电材料性能参数的综合表现,能够方便地测量,可在较宽的温度范围内近似地表征热电材料或器件的性能。     

任意形状水平电性源瞬变电磁全区视电阻率计算

传统电性源瞬变电磁法的资料解释多采用反函数迭代法计算长直导线源的全区视电阻率,该方法计算效率低,适用性有限。考虑到野外实际工作中水平接地导线源形状可能发生变化,给出了一种适应于复杂电性源发射的全区视电阻率定义方法。首先,利用电偶极子叠加原理得到了任意形状水平电性源瞬变电磁场的表达式; 接着,研究了均匀半空间下磁场强度及其时间导数的平移特性,通过理论公式推导给出了基于两种方式定义的全区视电阻率计算方法,该方法无需迭代,计算精度高、速度快; 最后,通过设计几种不同的地电模型,验证了用该方法求取全区视电阻率的可行性及有效性。结果表明:全区视电阻率能够很好地反映目标体的地电断面信息,对于低阻异常体的分辨能力要明显优于高阻异常体; 相比于磁场强度,用磁场强度时间导数定义的全区视电阻率有更大的异常幅值,且更接近地层的真实电阻率; 另外,全区视电阻率只与地层的电性结构特征有关,与装置的收发距无关。在对陕西省渭南市华州区华阳乡的实测数据处理中,将观测的二次感应电压转换成磁场强度时间导数,再运用平移算法求取全区视电阻率,取得了较好的应用效果。