天然电场选频法在高压线干扰环境下的浅层地下水勘探

在工程地球物理的实践应用中,人文环境因素对勘探的影响常常是无法避免的。主要探讨天然电场选频法(frequency selectionmethod,FSM)在高压输电线附近开展地下水勘探的应用效果。首先,简单介绍静态效应的起因,并通过对天然电磁法二维有限元正演模拟,在以往研究成果的基础上进一步说明当近地表存在相对低阻异常体时,地表沿测线方向的水平电场分量会出现明显的静态效应;其次,将FSM应用于2处地下水勘探,验证FSM在高压输电线干扰下的应用效果,并利用实测结果说明FSM的异常成因主要是静态效应所致。根据理论模拟和实践可知,FSM实测的剖面曲线及拟断面图会出现明显的静态效应现象,且与理论模拟结果类似。同时,在高压线干扰环境下,只要测线方向与输电线方向平行,同样可取得成功的应用效果。这为今后类似环境下的应用提供了一种可供选择的物探方法。

预应力T梁束孔管道压浆质量的无损检测试验研究

采用探地雷达技术、超声波透射法等多项技术方法对T梁的压浆质量进行试验性检测研究。首先采用超声波透射法在未压浆的钢束管道位置和正常混凝土位置(即避开波纹管位置)进行测试,然后将这两种类型的测试数据结果作为学习样本提供给神经网络进行学习;再将已压浆预应力T梁上的实测结果作为网络测试数据进行计算,根据神经网络的计算结果可预测钢束管道内的压浆质量,判断管道中是否有空隙存在。根据检测结果和开窗验证的情况来看,超声波透射法检测和神经网络的预测结果是准确可靠的,探地雷达技术不适合于T梁束孔管道的压浆质量检测。

三层层状介质中瑞利波的频散曲线特征

在前人工作的基础上对三层层状介质的瑞利波频散曲线进行了正演模拟研究,对假定的几组典型模型参数的频散曲线进行了认真分析。通过分析可知,各频散曲线之间是互不相交的,从而对此问题有了一个更清晰的认识。指出当低速软弱夹层存在时频散曲线的特点,并根据分析结果,说明"之"字形频散曲线的形成机理。

应用物探方法探测高速公路路基岩溶

本文主要探讨物探方法在灰岩区探测溶洞方面的有效性,为今后的道路岩溶探测提供经验参考。文中以郴(州)宁(远)高速公路K196+500～K196+700段岩溶探测为例,采用地质雷达、高密度电阻率方法探测溶洞的分布情况,最后利用钻孔对物探解释结果进行抽样验证。根据钻探资料可知,物探的解释成果是准确可行的,物探方法不仅节省了勘察成本,还避免了钻探以点代面的缺陷。在今后的工作中,可将这两种方法结合起来进行推广应用。

探地雷达检测道路厚度结构的应用现状及进展

对探地雷达检测道路厚度结构的应用现状进行介绍,分析雷达检测道路厚度结构的物理前提。将探地雷达的道路厚度检测技术与常规的钻孔取芯方法进行对比,并根据笔者在工作中应用的实际情况,说明探地雷达在公路厚度结构检测方面有广阔应用前景。

超前探测中探地雷达应用与结果的处理分析

在隧道施工中,由于地质条件的复杂性和勘察工作的局限性,往往造成地质勘查成果与开挖后的情况不一致,这就要求在隧道施工工程中进行超前跟踪探测,确保隧道施工的安全。本文主要介绍SIR-3000探地雷达系统在郴(州)宁(远)高速公路芒头岭隧道超前预报中的应用概况,并采用空间域滤波和希尔伯特变换等方法对探测结果进行处理,根据处理结果对隧道掌子面前方溶洞、裂隙等地质情况进行预测。隧道后期的开挖情况证明了雷达预测结果的正确性,取得了较好的预测效果,同时也说明了采用空间滤波、希尔伯特变换等处理方法对改进实测数据质量方面的有用性。

瑞利波泄漏模式的模拟研究

瑞利导波相速度频散曲线有时会出现截止或截断现象,此时必须考虑泄漏模式波的存在,如何快速求取泄漏模式波的相速度大小是研究的核心问题.采用添加附加层的方法,使瑞利波实频散方程求根的范围包含所有的层速度区域,从而可用Abo-zena,Menke和BixingZhang等学者研究过的传递矩阵理论,利用二分法求解相速度大小,即用导波来模拟计算泄漏模式波相速度大小.从模拟计算结果来看,附加层法不仅能模拟出原模型的实数导波,而且还能计算出泄漏模式波的变化.由此可见,用附加层法来计算瑞利波的泄漏模式是可行的;同时,若将该方法应用于瑞利波勘探的反演,它不会增加未知数的个数.

地质雷达检测道路结构的理论及应用分析

探讨地质雷达在道路无损检测应用上的基本原理和雷达波传播速度计算的常规方法 ,进一步分析道路结构及其电磁波的反射特性 ,以及如何根据已知的雷达资料计算道路的各种结构参数 ,这对实际工作具有一定的指导意义 .此外 ,针对地质雷达实际波形的复杂性 ,指出了常规反演方法满足不了当前道路无损检测的精度要求的缺陷 ,为此 ,提出了特定的处理方法———振幅补偿法 ,并在长益高速公路、长沙绕城路等路段得到应用 .结果表明 :作者采用的方法是实际可行的 ,可满足目前道路工程无损检测的要求 。

三层层状介质中的多导波模式及其频散和位移特征

采用传递矩阵法求解三层均匀各向同性的层状弹性固体介质中瑞利波频散曲线及自由表面的垂直位移强度,对不同情形下多导波模式的频散曲线和位移曲线特征进行了理论和数值模拟研究。声源中心频率变化时的计算结果表明,位移的激发强度与声波的频率存在密切的关系;数值模拟结果表明,在不同模型情况下接收到的导波模式是不同的。因此,在对野外勘探中,震源频率的选择和资料解释应引起注意。

天然电场选频法在充水岩溶勘查中的试验与分析

探讨了天然电场选频法在岩溶水灾害勘查中的地质效果和异常成因。在四川古叙煤田观文煤矿选定4处试验点,共敷设选频法测线11条,通过对各测线上采集结果的处理和分析,结合现场地形地质条件,推测各点地下充水溶洞的分布情况。根据选频法的解释结果与矿山前期地勘成果及后期运输巷道实际开挖情况的对比来看,该方法的解释结果是准确的,可在今后进一步将该方法应用于地下水灾害勘查,以便为矿山排水巷道、排水措施设计和地下水的安全防治提供科学依据。在实践应用的基础上,进一步从麦克斯韦方程组出发,对均匀谐变电磁场中低阻水平圆柱体的感应场进行理论推导和模拟计算,通过感应二次电场水平分量的模拟计算结果与实测曲线的对比,说明天然电场选频法的异常成因主要是由二次感应电场所致。

金属因素在激电异常评价中的应用

当激电异常较为复杂时,利用ηs(或Fs)这些激电法的基本参数难以对异常源的性质进行合理的解释。通过具体实例,说明应用激电法的二次信息———金属因素解释复杂激电异常的有效性。金属因素能将矿致异常与非矿致异常分离,对异常的定性及定量解释有很好的作用。

探地雷达在桥塔塔基岩溶勘查中的应用及信号分析

以湖南省张家界—花垣县高速公路岩溶勘查为例,探讨探地雷达在竖直型岩溶勘查中的应用和效果;同时,说明复信号分析方法在探地雷达数据处理中的有效性。竖向岩溶的横向规模小,在雷达图像中相应的异常范围比较窄,异常不易分辨。首先对原始采集信号进行二维空间域滤波,再对信号进行H ilbert变换,提取雷达信号的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,然后对这些处理后的信号进行综合分析。研究结果表明,二维空间域滤波可大大消除高频噪声的干扰,提高信号的信噪比,多参数综合分析可提高探地雷达解释的精度,最终的钻探成果也验证了反演解释结果的正确性。

高密度电法在隐伏溶洞勘探中的应用

高密度电法即直流高密度电阻率法,它具有测点密度高,采集的信息量大和对探测的目标不造成影响等优点。因此,广泛的应用于隐伏岩溶溶洞的勘察中。本文以某在建小区的区域勘探为例,介绍了高密度电阻率法在探测地下隐伏溶洞中的应用。并用光滑约束最小二乘法进行反演处理,结合勘探成果进行综合解释,获得勘探区域内的溶洞的分布情况,为小区后期的安全施工提供参考。

道路结构型地层瑞利波相速度频散曲线的完整求取

研究在实数域如何完整地求取道路结构型地层的瑞利波频散曲线。在以往研究工作的基础上采用附加层法,即假定原模型的最底层介质厚度为有限,再在其下部添加一个与表层介质物性相同的半无限空间,可使原复数域的求解问题转化到实数域进行,则利用瑞利波频散方程,用二分法可得原模型的多模式相速度频散曲线。在采用附加层法进行计算时,一般假定的层厚度较大,会出现高频数值溢出现象。为此,利用二分法的特点,当计算过程中数值趋于较大时,采用较小的有限值进行替代,并且保证不改变原计算结果的正负特性,避免传递矩阵法计算中高频数值的溢出。对2个假定的三层介质模型进行模拟计算,结果表明原模型瑞利导波曲线与附加层法的计算结果完全吻合,同时附加层法计算出了高频区域泄漏波模式的相速度频散曲线,从而验证了附加层法、高频溢出处理方法的正确性和可行性。

探地雷达在地下顶管脱空检测中的应用效果分析

为了对顶管周围的脱空和密实情况进行探测,结合工程实例,采用探地雷达对水泥顶管和钢制顶管开展实践探测工作和试验性探测研究;同时,从理论上建立了水泥顶管和钢管顶管的脱空模型,开展探地雷达二维有限单元法正演模拟。研究结果表明:探地雷达对水泥顶管周围的脱空情况进行探测时,能取得很好的效果;探地雷达对钢制顶管周围的脱空情况进行探测时,由于雷达天线与管壁之间的多次反射信号强烈,对脱空的探测效果很差。因此,探地雷达对于水泥制的顶管脱空检测是可行的,而对于钢制顶管的脱空检测需要研究新的无损检测方法、研制新的设备,以便取得好的应用效果。

求取道路结构型地层瑞利波频散曲线的方法

求取道路结构型地层的瑞利波频散曲线,过去一般是采用刚度矩阵法、有限单元法等方法在复数域进行求解。作者在吸取前人某些研究思路的基础上,提出了添加附加层的方法,使原复数域的求解问题转化到实数域进行,然后用二分法进行求解。附加层法提高了正演计算的速度,且模拟计算结果表明了新方法的可行性。

岩溶体的天然电场选频法异常成因研究

在实地探测的基础上,主要是从理论模型的角度研究天然电场选频法异常的形成原因。首先在已知的充水岩溶上开展实地探测工作,获取实测异常曲线;从麦克斯韦方程组和边界条件出发,求取均匀垂直谐变一次磁场中良导球体和圆柱体内、外磁场矢量位,推导出球外和圆柱体外感应二次电场的解析计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算获得地表主剖面上良导球体和圆柱体的感应二次电场异常曲线。通过实测曲线与理论模型上的模拟计算结果对比分析可知,二者曲线形态相似、特征相同,由此推知天然电场选频法在含水低阻体上方测得异常的起因之一可能是由天然感应二次电场所致。

隐伏构造的MT二维联合正演与分析

由于隐伏断层构造模型的地电结构比较复杂,其大地电磁法的视电阻率收敛于地下真实电阻率的速度会直接影响正演结果的精度。运用大地电磁阻抗相位和视电阻率对隐伏断层构造进行正演模拟研究,采用有限单元法对常见的隐伏断层构造模型进行大地电磁正演模拟与分析,除模拟计算出各个模型的视电阻率外,还利用阻抗值获得各频点下的相位值,再对TE和TM极化模式下阻抗相位和视电阻率的正演结果进行分析。模拟结果表明,当地层电阻率由上到下变小时,阻抗相位表现为小于45°,电阻率变大时,表现为大于45°;阻抗相位也可以表征地下电性的变化特征,其敏感度比视电阻率高,从阻抗相位拟断面图可以分辨出隐伏构造体的类型。

对瑞利波频散曲线计算中高频数值溢出的处理

任何一种求解瑞利导波频散曲线的解析方法都会出现高频数值溢出现象,如何避免Abo-Zena,Menke和张碧星等研究的传递矩阵法计算中的高频数值溢出,这是本文研究的核心问题.传递矩阵法中的频散方程是一个实方程,可用二分法求根.当传递矩阵中与频率有关的指数项的指数部分的模趋近很大时,用"-1"或者"-i"代替指数部分,并令传递矩阵中与频率无关的项为0,则不影响频散函数的正负性,即不影响频散方程的求根.在计算机上编制计算时进行如此处理后,可从根本上解决传递矩阵法计算中高频数值的溢出问题,模拟计算结果也验证了方法的正确性和可行性.

高速公路路基岩溶探测与地基评价

本文讨论了地球物理方法在高速公路灰岩区探测溶洞方面的效果,并结合地表地质调查、适量的钻探以及土工试验成果对地基进行评价。文中以汝(城)郴(州)高速公路K22+600～K22+900段的岩溶探测为例,采用高密度电法、地质雷达法探测该段的隐伏溶洞分布,再利用钻探对物探成果进行抽样验证。由钻探成果可知,物探解释成果准确可靠,节省了勘察成本,避免了钻探方法以点代面的缺陷。同时,物探解译成果与其它勘查、土工试验结果相结合,可对路基病害进行综合评价,为路基病害处理提出了合理化建议。