二维电阻率拟断面快速成像反演理论与技术研究

以施仑贝尔装置获得的电测深视电阻率拟断面为研究对象，提出了一种新的重建地下地质体图像的二维电阻率拟断面快速成像反演新技术，通过对典型地电断面的实际反演试算表明，该方法能实现二维电阻率拟断面快速成像反演，具有方法简便，拟合精度高以及方便实用等特点。     

二维拟断面电阻率层析成像技术研究

研究最优化方法在二维反演中应用的同时，提出了采用矩形－三角形剖分网络的有限单元法进行二维拟断面视电阻率成像反演方法的数学模型，探讨了网格剖分和边界条件选择等问题，给出了初步数值模拟结果，并讨论了电阻率成像机制。     

矿井突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测模拟研究

为实现矿井突水灾变的实时监测与灾变前兆的预警,提出了突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测方法。首先,将表征网格电阻率变化范围的不等式约束施加到电阻率反演成像方程中,并设计了快速反演算法,有效地改善了反演的多解性与计算效率,据此建立了电阻率约束反演成像实时监测方法。同时,开展了隐伏断层底板突水约束反演成像实时监测的数值试验,利用灰度相关系数理论定量评价了突水过程中的电阻率反演图像主要响应特征：表现为反演图像中岩层断裂、突水通道形成等重要事件及图像灰度相关性系数的基本持续单调发展或信息突变。最后,将实时监测方法应用到矿井突水物理模拟试验中,实现了对裂隙萌生、扩展、岩层断裂等重要突水过程的较真实动态成像,提前813 s准确捕捉到灾变前兆信息,表明电阻率约束反演成像实时监测方法用于突水灾害监测与预警具有良好的可行性。     

应用瞬变电磁虚拟波场成像方法检测井下煤层气水力压裂效果的试验研究

水力压裂是煤层气增产改造的常用手段,对压裂效果的好坏有重要意义,对比压裂前后的瞬变电磁探测数据是一种对其有效的评价方法。探讨了瞬变电磁波场变换理论,实现了对瞬变电磁信号中波场特性的提取,提出了基于虚拟波场波形特征的速度分析反演成像方法。计算了三维数值模型数据的反演结果,对存在较小形态变化的裂缝取得了良好的成像效果。开展了两次工程试验,对瞬变电磁虚拟波场反演成像方法检测井下煤层气压裂裂缝形成情况的实用性和可靠性进行了检验。研究表明:瞬变电磁虚拟波场反演成像方法能够有效应用于井下煤层气水力压裂效果检测。     

瞬变电磁法在风化基岩层富水性探查中的应用研究

针对陕北侏罗系煤田风化基岩层富水性探查的实际需求，研究了地面瞬变电磁法晚期电阻率和一维反演成像对风化基岩富水性的反映特征。利用矿区测井电阻率曲线，分别建立了正常地层和风化基岩模型，并对模拟响应进行了晚期电阻率成像和一维反演成像。研究发现当存在风化基岩富水区时，晚期电阻率的中间高阻层在横向上整体表现为“高-低-高”的电性变化特征，在正常地层与风化基岩交界区域，中间高阻层视电阻率值最低、厚度最小，在风化基岩区域，浅部低阻层视电阻率幅值减小，中间高阻层视电阻率值降低，厚度也变小，而反演电阻率中间高阻层电阻率基本稳定，厚度与正常地层的基本一致；在正常地层与风化基岩交界区域，中间高阻层反演电阻率幅值升高，厚度增大；在风化基岩区域，浅部低阻层电阻率幅值减小，风化基岩电性特征更为明显。通过比较一维反演与晚期视电阻率断面，一维反演电阻率成像结果更能客观反映地层的实际情况，不会带来虚假异常现象。通过现场工程试验证明了上述理论的正确性。     

地震波阻抗反演预测采区孔隙度方法

分析了基于Wyllie时间平均方程的孔隙度求取方法，通过分析反演原理对比不同波阻抗反演的适用条件，并给出应用实例.结果表明：对于缺乏测井资料的采区，含水层厚度较大时，采用相对保幅，正确偏移成像的地震数据进行递推反演，能反映出目的层孔隙度的变化规律；对于有测井资料的采区，测井约束反演综合利用纵向上高分辨率的测井资料和横向上高密度的地震资料，能获得薄层的孔隙度分布规律；波阻抗值增大时，孔隙度值单调递减.     

稀疏射线的透射声波走时层析成像方法研究

针对常规透射声波层析成像重建算法,在射线稀疏情况下分辨率低以及多解性强等问题,该文提出了一种新的模型描述方法,使待反演的模型描述参数少又能精细描述模型,从而降低了多解性,增强了成像结果的可信性,同时又能保证一定的成像分辨率。为了保证反演的稳定性,该文又提出了相空间的射线追踪方法。试算表明该方法是有效的。     

电阻率层析成像发展浅议

回顾电阻率层析成像的发展简史，介绍了它的一般原理和特点，并从线形和非线形性反演的角度，系统地分析和归纳了当前几种新型的电阻率重建成像方法，给出了层析成像发展的几个方向。     

煤矿井下含/导水构造三维电阻率反演成像技术

为了实现煤矿井下含/导水构造的立体解释,预防和减少矿井水害的发生,开展了煤矿井下三维电阻率反演成像技术研究。应用全空间三维电阻率反演软件,建立含/导水构造模型并对其正演结果进行反演成像,对比分析了不同观测系统、数据采集密度、模型参数和噪音水平下的反演结果,并进行了复杂模型三维反演成像。结果表明,多巷道透视观测系统具有更高反演分辨率;当发射极距大于异常体尺寸而接收极距小于异常体尺寸时,可在较低数据采集密度下保持较高反演分辨率;反演所得电阻率值是模型尺寸、电阻率、埋深、水平位置及围岩电阻率等参数的综合反映;巷道空间影响等价约2%的噪声干扰,反演结果具有较强抗噪能力;可根据反演成像结果识别多个异常体并判断各异常立体展布范围,尽管尚难以准确圈定异常边界,但可采用电阻率等值面进行异常提取。     

瞬变电磁不同解释方法在采空区勘探中的应用研究

烟圈成像、拟大地电磁等方法作为不同瞬变电磁反演解释方法,其在采空区勘探中的解释结果存在不同。根据工程项目要求和实际勘探经验,分析研究瞬变电磁不同解释方法的特点。采用烟圈成像、拟大地电磁两种瞬变电磁解释方法对某矿区实测的瞬变电磁资料进行反演解释得到反演结果,通过与已知地质资料成果对比,得出瞬变电磁不同解释方法解释结果的差异性。     

层析反演静校正方法在煤田地震勘探中的应用研究

静校正问题是西部复杂地表地区地震勘探的瓶颈。层析反演静校正方法克服了折射静校正方法对稳定、连续折射界面的依赖,利用非线性反演方法能够获得较为准确的近地表速度模型,并计算出较为可靠的静校正量。通过对新疆一条二维地震测线的实际应用,证明在复杂地区层析反演静校正方法可以获得高质量的成像结果。     

观测系统对回采工作面地震CT成像质量影响规律研究

为探索观测系统对回采工作面地震CT成像质量的影响规律,建立了7种回采工作面地震CT探测波速异常区数值模拟模型,利用正演获取的地震波场数据进行反演计算,将获取的反演结果与模型对比分析。提出了利用真异常可区分度γ、假异常单元数e及真异常值误差率d评价成像质量的方法。基于数值模拟提出了提高成像质量的观测系统布置原则及方法。研究成果可为回采工作面地震CT探测方案设计及误差分析提供依据。     

基于透射槽波的工作面煤层厚度高精度反演方法

矿井地质条件复杂,煤岩体的非均质性和各向异性、煤层结构和煤岩层组合特征、以及巷道条件导致炮检点环境的差异,均会影响槽波的形成及传播,使实际槽波传播特征与理论"岩-煤-岩"模型差别甚远,增加了透射槽波方法反演煤层厚度的准确性和难度。为提高煤矿井下采煤工作面煤层厚度变化的预测精度,提出了基于槽波频散理论和分频处理技术反演煤层厚度变化的方法,通过理论情况下Love型槽波传播规律建立了不同频率下槽波群速度与煤层厚度的关系,采用窄带滤波方法分析了成像频带对反演精度的影响,提出了层析成像频带优选策略,提高了群速度反演煤层厚度的精度;将该方法应用于陕西铜川焦平矿区2408工作面煤层厚度探测,该工作面平均煤层厚度7.6 m,选择50～80 Hz的频率区间对层析成像频带进行研究,定义了煤层厚度采样点与槽波群速度的分类关系,利用87个巷道采样点评价了各成像频段对群速度和反演煤层厚度的影响,优选60～75 Hz频带的成像群速度与巷道采样点和回采揭露点的相关性分别为81.6%和85.1%;将优选频带反演的煤层厚度与回采前后181个实际煤层厚度数据进行误差分析,煤层厚度预测误差绝对值小于0.40 m(误差小于5%)和0.80 m(误差小于10%)的点数,分别达到48.62%和85.64%。结果表明:透射槽波层析成像预测工作面煤层厚度的精度与层析成像的频带有关,成像主频越高、频带越窄,层析成像对煤层厚度的反演精度就越高,但可反演最大煤层厚度变小。因此,成像主频应考虑层析成像对研究区煤层大部分区域都有良好效果,选择槽波群速度变化率极大值曲线上平均煤层厚度对应的频率,使层析群速度与煤层厚度采样点相关性更高的最小频率范围为最佳频带宽度。     

矿井无线电波透视资料处理技术研究进展

在无线电波透视资料处理中,由于综合曲线法受复杂地质构造和干扰影响,异常边界点可能难以分辨,造成解释困难.为了解决这一难题,引入两种层析成像方法,通过衰减系数层析成像处理技术,它将成像区域网格化,计算各网格点的衰减系数然后利用ART或SIRT算法进行反演成像,得到形象直观的吸收系数等值线图或色谱图.相位层析成像反演结果比衰减系数层析成像反演结果在分辨目标体几何形状方面更加可靠和准确.     

Study on the spatial distribution of implosion shell based on the inverse Abel transform

给出了一种利用Abel逆变换反演壳层压缩密度分布的方法.使用微焦点X射线光源对直径1 mm、密度已知的空心CH球壳进行了透射照相,通过Abel逆变换反演得到了空心CH球壳的壳层密度,反演密度与实际密度符合,表明通过Abel逆变换反演壳层密度的有效性.对16分幅相机记录的辐射驱动内爆靶球图像进行Abel逆变换,得到了不同时刻壳层压缩密度分布.定性分析了背光空间分布、针孔成像系统和壳层厚度变化对密度反演的影响.     

用红外成像探测煤矿井下隐蔽火源的展望

对红外成像技术的原理及优点进行介绍,分析了目前国内外常用火源探测法的优点和不足,展望了井下隐蔽火源探测的发展方向,提出了应用红外成像法探测井下隐蔽火源,是一种先进、优秀的方法,该方法在井下运用可能遇到仪器的防爆性、温度反演等问题。     

跨孔电阻率CT反演成像影响因素分析研究

跨孔电阻率CT法是一种把电极点放入钻孔内进行测量的物探直流电阻率勘探方法,在精细探查领域具有良好前景.本文从不同井间距、不同装置以及不同测量电极距三个方面开展了跨孔电阻率CT法反演成像影响因素分析,并得到如下结论:随着孔间距的增大无论是哪种二极装置观测其成像结果都在慢慢变差,特别是当孔间距为30 m时,跨孔观测反演和单...     

超高密度电阻率法在某城市空洞探测中的应用

高密度电阻率成像法具有野外布设便捷、采集速度快、反演剖面直观的特点.该文介绍了在某城市空洞探测中,利用FlashRES64多通道电阻率剖面直流电法勘探系统,采集数据量大,反演剖分单元细,成像结果分辨率高的特点;解释时与实际工程情况相结合,在城市空洞探测中取得了较好的应用效果.     

高密度电阻率法在工程、环境及地质勘察中的应用

高密度电阻率法其工作原理与常规直流电法类似，采用阵列式的工作方式，使用二维反演做为资料处理手段，大大提高了勘探效果。本着重介绍了高密度电阻率法的工作原理及该电阻率佐迪法反演成像的原理，并以AGI公司的STING－SWIFT系统为基础，详细介绍了该系统的野外采集系统和资料处理系统，并结合一些工作实例说明了高密度电阻率法在工程勘察中的应用效果以及近年来它的新技术和新发展。     

大数据量采集的电阻率成像法在城市工程中的应用

该文将电阻率成像法应用到城市工程中,经过预处理和滤波等数据处理手段,剔除干扰数据;利用FlashRES64多通道电阻率剖面直流电法勘探系统采集数据量大的特点,反演时尽量精细划分反演剖分单元,提高成像结果的分辨率;解释时与实际工程相结合,有效解决了天津市某路面坍塌及人防通道探测,取得了较好的效果。