基于全区视电阻率的中心回线瞬变电磁快速成像研究

基于中心回线瞬变电磁正演理论和全区视电阻率定义,通过数值计算的方法求取了全区视电阻率.为避开感应电动势求解早晚期视电阻率的跳跃性,采用瞬变电磁场求解全区视电阻率得到精度较高且连续的全区视电阻率.快速成像采用烟圈反演和快速一阶与二阶近似成像两种反演方法,进一步对比分析了这两种方法各自的优缺点,尤其二阶近似成像能很好地反映...     

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。     

瞬变电磁模型映射反演

由瞬变响应曲线随地下电导率、发射回线边长与观测时间的平移伸缩特性,近似反演地下介质的电性参数,并称之为视模型,再根据视模型与真模型的加权平均模型之间存在的一一映射关系,应用关系映射(RMI)原理,提出一种新的瞬变电磁模型映射反演方法,并对该算法的收敛条件及收敛速度进行了分析和讨论。映射反演算法无需计算反演灵敏度矩阵,具有算法稳定、收敛速度快的优点,值得推广。     

基于深度学习的地面拖曳式瞬变电磁快速成像方法

随着地下空间开发利用逐渐兴起,地面拖曳式瞬变电磁方法由于其较高的勘探效率和可观的探测能力,在浅地表地球物理探测领域得到了大量的推广应用。拖曳式瞬变电磁方法可以在大区域范围内完成连续高密度的观测并产生大量的数据,这也为数据处理与解释提出了挑战。传统反演方法反演速度较慢,且对初始模型依赖性较强,很难满足拖曳式瞬变电磁大规模数据的处理要求。为了配合高效的采集手段,本文基于数据驱动的深度学习技术开发了适用于地面拖曳式瞬变电磁装置的反演成像方法。通过B样条插值方式获得层状模型训练集,设计了卷积神经网络与长短期记忆神经网络组合的结构,再使用合成数据对网络进行训练,最后实现对模型的预测。本文通过对合成数据集的测试与分析,验证了反演算法的鲁棒性与稳定性。理论模型测试结果表明,所开发的算法在保证反演精度的同时,反演速度相较于传统反演具备较大优势,在地下电阻率实时成像和大规模电磁法数据处理中拥有较为广阔的应用前景。     

瞬变电磁法局部导体的遗传算法反演

瞬变电磁法局部导体响应的正演，是使用等效回路响应来近似计算的，对初始条件要求高的解析法最优化方法反演不能适用，需要寻找适当的直接方法来计算，采用群体优化进行变异遗传算法，能方便地把遗传算法运用于瞬变电磁法局部导体的反演，野外实测数据叠加了复杂的地质背景干扰，异常形态变的复杂，因此，要对辅助变量和综合参数采用宽尺度限制，才能使对实际数据的反演成为可能。     

电性源瞬变电磁法在煤田水文地质调查中的应用

煤层水一直是煤矿生产的重大隐患,煤田水文地质调查在煤田地质勘探工作中占有越来越重要的地位。大多煤田水文地质调查的任务是查明区内工业煤层围岩的赋水性、主要断层的含水及导水性等问题。目前煤田水文地质调查大多采用常规电磁测深方法,随着煤田开采深度加大,常规电磁测深方法已经难以满足实际工作需要。与其它有源电磁测深方法相比,电性源瞬变电磁法勘探深度大、纵向分辨率高,是一些国家油气勘探的主要方法,目前尚未见到煤田水文地质调查方面的应用实例。文中以山东煤田方法技术试验和应用实例,介绍电性源瞬变电磁法在煤田水文地质调查中的应用效果以及应用中的一些相关问题。     

中心回线瞬变电磁法和直流电测深资料一维Occam联合反演

瞬变电磁方法对高阻层反应不灵敏,一维反演会带来一些虚假构造信息,为提高瞬变电磁反演的精度,将中心回线瞬变电磁的视电阻率数据和直流电测深视电阻率数据联合起来进行反演,应用Occam方法找到拟合观测数据的最平滑模型。结果表明联合反演能有效消除单一方法存在的一些缺陷,并具备一定的抗干扰能力,较好地还原了五层模型算例中的高阻目标层和低阻目标层,联合反演显著地改善了反演效果。     

铁路工程勘察中大定源瞬变电磁方法的应用

讨论了大定源瞬变电磁资料处理的方法,并和基于中心回线原理处理结果进行比较,发现基于中心回线原理处理会在回线边缘造成视电阻率偏大。铁路工程勘察采用瞬变电磁法时,要获得准确的地电信息,必须采用合适的装置及处理方法。     

电性源短偏移距瞬变电磁法数据处理软件系统SOTEMsoft

目前,已有瞬变电磁法(TEM)数据处理软件大都仅针对回线源装置,无法处理电性源装置数据。随着电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)的广泛推广应用,亟需开发一套适合电性源短偏移距瞬变电磁法装置特点的数据处理软件。通过解决任意收发装置形式一维正演、多分量多源数据联合反演、考虑激发极化效应数据反演、拟二维横向约束反演等关键技术,研发了电性源短偏移距瞬变电磁法数据处理专用软件系统SOTEMsoft。该系统具备数据整理、图像显示、数据预处理、模型构建、正演模拟、数据反演、工程出图等功能。数值模拟和野外实测数据处理效果表明,SOTEMsoft功能完备,数据处理精度和效率较高,满足野外实际生产需求。     

瞬变电磁法的中深部铝土矿预测研究

浅部铝土矿资源紧张,笔者对中深部找矿进行尝试。通过对雷沟铝土矿区地质特征的分析,本区铝土矿体严格赋存于寒武—奥陶系古风化侵蚀面上的中石炭统本溪组中。统计分析了雷沟矿区区域岩石的磁性及电性特征,发现铝土矿本身的物性特征不足以在众多的岩石变化曲线中明显反映出来,而奥陶—寒武系的灰岩以明显高于其它岩性数倍的高电阻率特征可以作为标志。笔者认为用瞬变电磁法可以将奥陶—寒武岩系的变化特征反映出来,进而达到寻找铝土矿的目的。笔者用典型剖面将瞬变电磁特征与地质特征进行分析,找到了瞬变电磁变化的规律,它可以作为一种深部快速寻找铝土矿的较为经济的方法。     

瞬变电磁法找水研究

本文用基于张量格林函数的体积分方程法对层状地层中三维溶洞模型进行了瞬变电磁响应的正演模拟,考察溶洞中从不含水到水量逐渐增加时瞬变电磁法对含水层的分辨能力.模拟结果表明,地层不含水时,瞬变电磁法对高阻的溶洞的分辨能力较弱;当溶洞中含水量不同时,瞬变电磁法会有不同程度的显示,水量越多,异常越明显.结果一方面证明瞬变电磁法对高阻体的分辨能力不及低阻体,另一方面说明瞬变电磁法对地下水的探测能力比较灵敏,可以胜任找水的工作.也说明TEM方法不但可以用于找水,还以用于地下水水位的动态监测.     

瞬变电磁法在煤田水文地质调查中的应用

煤田开采过程中坑道涌水严重威胁着矿山财产和人身安全,煤田水文地质调查是煤田地质勘探工作中的一项重要地质任务,瞬变电磁测深是目前煤田水文地质调查的主要方法。大多煤田水文地质调查的任务是查明区内工业煤层围岩的赋水性、主要断层的含水及导水性等问题。一些煤田浅部电阻率相对较低,电磁法应用难度相应较大。煤田地表大多较为复杂,河流和地表建筑严重地影响中心回线装置瞬变电磁方法正常施工,采用内回线测量方法可以降低地表复杂环境影响。文中以山东某煤田上的应用实例,介绍内回线装置瞬变电磁法的对比试验结果,视电阻率与反演电阻率资料对比结果以及在煤田水文地质调查中的应用效果。     

瞬变电磁法在矿井水害治理工作中的应用

平煤集团七矿属大水矿井,每年仅排水一项就耗资巨大．给煤矿的经济发展和安全生产带来了极大的风险。为了彻底治理矿井水害,七矿采用瞬变电磁勘探技术．查明了地表水涌入矿井的三条通道,划出了L6、L7灰岩的岩溶裂隙富水区及其二者的水力联系,从而有的放矢地实施帷幕注浆截流治水工程。七矿的注浆工程实践充分验证了瞬变电磁勘探成果的准确性。     

瞬变电磁激发极化效应的利用

在瞬变电磁勘探中,激发极化效应是一种非涡流直接引起的瞬变电磁场的附加效应,一般情况下被作为一种干扰因素。介绍了瞬变电磁激发极化效应产生的机理；通过实例说明,在感应激发极化效应较强的情况下,利用常规的瞬变电磁解释方法很难奏效,而通过结合地质资料对瞬变响应曲线进行综合分析,会取得事半功倍的效果。     

一种快速准确求取复电阻率真频参数的反演方法

复电阻率法评价极化体极化性质的依据是极化体与围岩的柯尔-柯尔模型参数的差异,因此根据目标极化体的视谱求其真柯尔-柯尔参数,是复电阻率法评价极化体性质时必须解决的基本任务.本文针对水平层状极化介质提出了一种复电阻率最优化反演和递推反演相结合的新的求取真频参数的反演方法,该方法只需测量四个不同频率的复电阻率数据就可进行反演.为了考查该方法的反演效果,与单测点视谱常规反演法及联合谱激电反演法进行了对比计算,并对同一模型选取不同的初始参数进行了反演.计算结果表明,这种方法计算快速、稳定收敛,对反演初值要求不高,结果准确.     

电机暂态过程电磁场数值计算的一种新方法

为了应用有限元频域算法计算具有相对运动的电机时变电磁场,本文采用了有限元电机气隙单元算法,并对其作了改进,从而大大地减少了计算量,由于电机定、转子上的矢量磁位在频域内分布不同,本文提出了分区算法,解决了定子、转子相对运动时的频域计算问题,最后用—模拟发电机空载特性的计算与实验结果作了比较,对该算法进行了验证。     

瞬变电磁法中磁场的特性及测量方法

本文分析研究了瞬变电磁法中垂直磁场的基本物理特性;给出了基于垂直磁场的全区视电阻率定义;分析了用超导量子干涉仪直接测磁场的有利因素。