E-E_x广域电磁法三维数值模拟

采用伪随机信号源的广域电磁法具有探测深度大、精度高、抗干扰能力强、效率高等优点,正成为新的研究热点。E Ex广域电磁法已经实现了一维和二维正反演。但地球介质是复杂的三维结构,所采集到的数据需要进行三维反演和解释,为了进一步提高广域电磁法的数据处理和解释精度,迫切需要进行广域电磁法三维正反演研究。采用积分方程法实现E Ex广域电磁法三维正演,首先对均匀半空间中存在低阻异常体进行了数值模拟,发现广域视电阻率不仅具有比CAGNIARD视电阻率更优的分辨能力,且广域视电阻率的场源阴影效应相对CAGNIARD视电阻率有所减弱;然后对均匀半空间中存在高阻异常体进行了数值模拟,结果表明CAGNIARD视电阻率对高阻体响应不明显,而广域视电阻率有良好反映。研究表明,无论是高阻还是低阻异常体,广域视电阻率的分辨能力都优于CAGNIARD视电阻率。     

大地电磁双二次插值FEM正演及最小二乘正则化联合反演

从大地电磁(MT)二维正演所满足的偏微分方程边值问题出发,应用矩形网格剖分和单元内双二次插值推导有限单元法求解大地电磁TE与TM两种极化模式正问题详细算法。应用反演理论将病态问题求解的正则化方法应用到最小二乘优化方法中,获得最光滑约束最小二乘正则化反演目标函数,并利用Matlab编制了大地电磁二维正反演计算程序。应用该程序对高低阻地电模型和Sasaki模型开展了正反演计算,并绘制TE模式和TM模式、TE&TM联合反演模式的反演成果剖面图。将所得的反演剖面与初始模型对比可知,TE模式反演剖面纵向分辨率较高,TM模式横向分辨率较高,TE&TM联合反演优于单一极化模式的反演,并证明双二次插值有限元法MT正演及最小二乘正则化反演算法的有效性与可行性。     

高密度电法在青海省刚察县热水镇活断层勘查中的应用

青海省海北藏族自治州刚察县热水镇地处祁连山腹地,工作区属高原沼泽区,隐伏断裂较多。为了解工作区内地层结构及活断层分布,采用高密度电阻率法获取地下电性特征,预处理剔除畸变点之后,利用有限差分法正演及最小二乘法反演,结果表明高密度电阻率法在本次工作中能有效探测出活断层位置。     

超高密度电法有限单元法正演与广义最小二乘反演

针对超高密度电法的全四极装置,采用三角形网格剖分和线性插值的有限单元法进行正演模拟,然后对该模拟结果开展广义最小二乘正则化反演,反演过程中对模型参数同时施加光滑模型和背景模型约束以提高反演稳定性。以一个低阻双层结构模型为例,与5种常规电法进行对比,发现超高密度电法具有数据信息量大、反演精度高的优点。对一个山谷地形下正方体低阻模型的超高密度电法数据进行正演和反演模拟,反演结果表明:该方法在较复杂地形条件下也能较好地刻画出异常体的形态及地下电性的分布,提高物探解释精度。     

基于高斯牛顿法的二维直流电阻率法的快速反演

从二维线源问题出发,对二维直流电阻率法高效、高精度正反演方法进行研究。在正演数值模拟中,引入直接解法求解器求解线性方程组,既保证了起伏地形条件下有限元法正演数值模拟的计算精度和计算效率,又为反演算法中"拟正演"快速回代求解提供了条件。结合高效、高精度的正演算法,采用高斯牛顿法对电阻率进行反演成像。在弱非均匀介质前提下,基于近似海森矩阵主对角线元素严格占优的特点,采用舍弃海森矩阵非对角线元素的策略,提高整个反演计算的效率。最后,利用合成数据对反演算法的有效性进行检验。结果表明:给出的反演算法稳定、快速,结合偶极-偶极装置和三极装置,能有效地反演出异常体的形状、大小和位置。     

基于粒子群优化的双频激电数据联合反演

双频激电法是一种非常有效的探测极化目标体的勘探方法,可以同时观测获取视电阻率和极化率数据。为了提高双频激电观测数据解译的可靠性,利用粒子群优化算法对电阻率数据和极化率进行联合反演。在对异常目标体采用旋转椭球体进行几何近似模拟的基础上,基于Core-Core散射理论实现双频激电法的快速数值模拟计算,为粒子群优化联合反演提供正演基础。在对粒子群优化算法参数进行分析设定的基础上设计了联合反演算法,并采用加入不同程度噪声的模拟双频激电数据对算法进行了实验测试。测试结果表明:粒子群优化联合反演算法能有效实现电阻率与极化率数据的联合反演,具有很强的抗噪声能力,且算法收敛快、稳定性好。进一步的实测数据联合反演测试还表明:该算法具有较低的模型初始信息依赖性,在给定较大搜索空间的条件下仍能反演出较为满意的结果模型,具有较好的实用性。     

电阻率法在有色金属矿产勘探中的研究进展EI北大核心CSCD

电阻率法以岩矿石电阻率差异为勘探基础,具有装置简便、能有效处理复杂地形等特点,在有色金属勘探中具有独特的优势,是有色金属勘探的最重要方法,其理论方法、观测仪器和反演解释技术不断更新完善。观测理论和方法技术由简单模型和特定装置向二维、三维发展,甚至出现跨维的观测方式,以求实现观测效率与效果的平衡。电阻率法仪器装备也同步发展,由单一装置设计向分布式、阵列式仪器发展,其自动化程度、观测精度和数据量都在不断提高。观测数据的反演解释同样也向符合实际勘探需要的非线性三维和智能化联合反演发展,其精度和可靠性越来越好。这些方法技术的发展不仅进一步巩固了电阻率法在有色金属勘探中的重要地位,而且还有向金属矿山环境和地质灾害监测与探查方面应用不断拓展的趋势。     

坑道无线电波透视相位层析成像技术

以麦克斯韦方程组为基础,推导出平面电磁波的波动方程。电磁波在煤层中传播时,相位随着电磁波的传播产生一定的滞后。当异常体和煤层的相位系数不同时,坑道无线电波透视发射点和接收点之间的相位差发生变化,相位差成为异常体相位参数层析成像的基础。利用时域有限差分算法对含有陷落柱、火成岩侵入区的两种地电模型进行正演模拟。结果表明:工作面内的异常体改变了发射点和接收点之间的相位差,相位差的大小随着异常体的规模、电阻率和介电常数的不同而不同。用代数重建法分别对陷落柱和火成岩侵入区进行相位系数反演,两种异常体的位置与模型中的实际位置相符。异常体的电磁参数不同,反演的相位系数值也不相同。相位系数层析成像可以用来反演工作面内的地质异常体。     

高密度电阻率法在水库坝址区勘查中的应用

修建水库大坝应对其选址区进行工程地质勘查,勘查坝址区工程地质条件及地下有无不良地质体,避免不良地质体对水库大坝的影响.高密度电阻率法在工程勘察中是一种很重要的勘探手段,目前广泛应用于水利工程建设与大坝隐患排查中.本文利用高密度电阻率法查明某水库大坝坝址区的覆盖层厚度、地层岩溶发育情况和隐伏断层情况,结合钻孔资料和区域地...     

污染监测视电阻率快速三维反演成像

利用模拟阻抗网络构建三维地电模型,方便快速正演计算。采用共轭梯度算法进行最小二乘反演迭代,迭代过程中不必完全计算灵敏度矩阵,大大节约了计算时间与存储空间,实现视电阻率监测数据的快速三维反演计算。在设计快速三维反演算法的基础上,利用模拟污染监测视电阻率数据对算法进行实验测试。测试结果表明:基于模拟阻抗网络模型的共轭梯度反演算法能有效实现对视电阻率数据的反演成像,算法收敛稳定,并且计算耗时少。进一步实验场地的实际监测数据反演测试还表明:该反演成像方法能有效反映追踪污染物质在地下介质中的扩散轨迹与具体影响范围,具有较好的实用性和时效性。     

基于光滑约束模型的大地电磁三维正则化反演(英文)

如何得到快速稳定的反演结果和更清晰地重建地下电阻率结构等问题仍然是当前大地电磁反演研究的一个重点。在构制目标函数中采用正则化方法,使不适定反演问题具有稳定的反演结果,并改善解的稳定性和非唯一性;将光滑约束模型和近似灵敏度矩阵求解方法应用于反演过程中,快速稳定地构建地下电阻率结构。理论模型试算的结果表明光滑约束正则化反演方法是可行的,并能合理地重建地下三维电阻率结构。     

金属铑的反演势构建和应用

采用第一性原理方法,计算得到铑的内聚能曲线;基于陈氏晶格反演理论,将内聚能进行反演得到其晶格反演对势曲线;采用本文提出的双指数型势函数对反演对势曲线进行拟合,获得该函数的精确解析式.为了验证该对势函数的有效性,分别采用第一性原理方法、嵌入原子势方法以及反演对势方法,计算铑的声子谱,计算结果表明,反演对势可以有效地反映原...     

不同幅度噪声和缺失数据对大地电磁正则化反演的影响

对野外实测大地电磁数据进行反演解释时,由于人文噪声的干扰和采集的数据不完全,增加了地球物理反演解释的难度,所以研究不同噪声和缺失数据信息对大地电磁正则化反演的影响非常必要。利用正则化理论研究不同噪声、数据"信息不完全"下对大地电磁反演的影响,分析解释最平坦模型、最平滑模型和最小模型的特点。结果表明:合适的正则化反演初始模型的选择,对反演的结果至关重要。最平坦模型、最平滑模型较好,最小模型效果一般;随着噪声的增加,反演效果逐渐变差;数据信息不完全的时候,如果其它先验信息丰富,仍然能够得到较好的反演结果。     

激电测深多通道观测方法及反演成像（英文）

为了改善中深部有色金属矿产资源的勘探效果,对激电测深多通道观测方法及反演成像技术展开研究。首先,提出4种多通道观测方法,包括单边和双边供电的三极和四极模式。然后,给出最小二乘意义下激电测深最大光滑约束反演方法,编制反演程序。通过对模拟和反演结果进行分析,双边供电的三极观测方法勘探效果最佳,但野外工作强度较大;单边供电的三极和四极观测方法的勘探结果较好,从探测效果及野外施工的角度考虑,它们更适合于实际应用;双边供电的四极观测方法不适于探测产状较陡立的脉状矿体。     

Non-invasive characterisation of ancient foundations in Venice using the electrical resistivity imaging technique

Electrical resistivity is a physical parameter linked to both texture and moisture content of the investigated bodies; therefore, its study provides reliable information about the internal structure and eventual degradation state of the elements generally used for construction purposes, like walls, columns, etc. Recent advances in hardware and software allow to acquire resistivity information of the investigated body in a ‘tomographic’ manner. This technique, called Electrical Resistivity Tomography (ERT), furnishes detailed two (2D) and three (3D) dimensional models of electrical resistivity distribution of the portion of the subsurface being investigated.In this work, the application of the ERT technique, to evaluate restoration quality of the building foundations after being consolidated, is described throughout a test site, located in Venice (Italy). The reconstructed 3D images of the resistivity distribution before and after consolidation provided details about the internal structural of the foundation itself as well as the volumes which have been occupied by the mortar after consolidation. Direct field test confirmed the diffusion of the mortar in the foundation and further laboratory analyses, conducted on a specimen taken at 80 cm, showed that cracks of 40 mm width had been completely filled with mortar.     

改进中值滤波和最小二乘法在三维表面评定中的应用

为保证三维表面形貌评定的准确性,消除测量过程中产生的脉冲噪声和基准偏斜面的影响,提出了一种基于改进中值滤波和最小二乘法的三维表面形貌评定方法。该方法通过改进中值滤波去除表面形貌测量中产生的脉冲噪声,采用最小二乘法提取基准偏斜面,表面形貌去除脉冲噪声和测量基准偏斜面后得到评定表面形貌,在此基础上,通过高斯滤波法提取粗糙度表面,并计算表面形貌典型评定参数。实验结果表明,评定表面形貌的典型评定参数可更加准确地评定三维表面形貌。     

基于二维焊接温度场检测的三维温度场计算机模拟

采用图象比色法,建立了焊接温度场实时检测系统,快速获取了二维焊接温度场分布。对于低碳钢薄板ＴＩＧ焊,利用实际检测二维温度场分布结果,对各种热源分析模型进行了验证,得到双椭圆热源分布模型二维温度场计算结果与实际温度检测结果最为接近。利用双椭圆热源分布的数值计算模型和实际检测二维温度场分布结果作为边界条件,获得了整个焊件更宽温度范围和三维温度场分布的在线模拟。正反熔宽模拟计算结果与实际的结果吻合。     

圆管准静态翻转的三维模型分析

金属圆管的自由翻转可用于设计能量吸收结构.目前的二维理论分析模型与实验数据和有限元计算的结果相比还有较大差距.针对受轴向压缩载荷产生翻转变形的圆管,在假设体积不变的前提下,利用Mises屈服准则建立了一个三维分析模型.圆管在翻转过程中的厚度变化采用两段假设.对照有限元计算的结果发现,三维分析模型对翻转半径的预测改进较小...     

连续驱动摩擦焊接过程的三维与二维数值模拟对比分析

建立了连续驱动摩擦焊接过程的三维和二维刚塑性热力耦合模型.在三维模型中考虑了摩擦面上环向摩擦力对摩擦焊接过程的影响.计算了GH4169合金棒材连续驱动摩擦焊接过程的温度场、应力场及变形场.将三维模型计算结果和二维轴对称模型的计算结果及试验结果进行综合对比分析.研究发现,三维模型和二维轴对称模型的温度场计算结果相差不大,并且都和试验结果吻合得很好;但与二维轴对称模型相比,三维模型由于考虑了环向摩擦力,其等效应力计算值更大,也更合理,其飞边形状和轴向缩短量的计算结果更接近试验结果.三维模型能更好地模拟摩擦焊接过程.