中心回线瞬变电磁法全期视电阻率的二分法求解

通过对均匀半空间中归一化感应电动势核函数的研究,发现在(0,+∞)存在一个最大值点max,其横坐标为1.613 63,且在(0,1.613 63)为单调递增,在(1.613 63,+∞)为单调递减,本文基于归一化感应电动势核函数在(0,+∞)上分段单调的特性,提出计算全期视电阻率的二分算法,计算速度快,计算一个测道的z值最多只需55次计算,二分法的精确度可人为设定,全期视电阻率的计算精度高,可进行精度评价,算法稳定,在无解时通过结合有解的数值进行三次厄米特(Hermite)多项式插值,可得到一条平滑的视电阻率曲线.

中心回线瞬变电磁法观测二次电位误差对计算全期视电阻率的影响研究

通过对均匀半空间中心回线装置瞬变电磁法核函数的研究,推导了中心回线瞬变电磁法观测二次电位误差对计算全期视电阻率的影响的表达式。发现在晚期微小的二次电位的误差,将比早期对视电阻率的计算的影响更大。并介绍了目前对提高早晚期数据采集与处理质量的方法技术。

基于“双烟圈”理论的瞬变电磁全期视电阻率计算

由于受发射线圈电感和电容的影响,瞬变电磁发射电流类似斜阶跃关断,采用阶跃关断"单烟圈"理论进行视电阻率解释,在早、中期产生失真。根据斜阶跃关断二次场感应电压表达式,提出采用"双烟圈"理论进行解释:将完全关断后二次感应电压等效为大小相等、方向相反、先后发射的两个"单烟圈"二次磁感应强度之和。分别采用前向递推和后向递推两种方法,计算出每个烟圈二次磁感应强度,再利用"单烟圈"二次磁感应强度的单调性,计算斜阶跃关断全期视电阻率,消除了失真。最后通过数值模型,验证了方法的正确性,为全程瞬变电磁探测及解释提供理论支持。

对瞬变电磁测深几个问题的思考(三)--瞬变电磁场关断效应及全期视电阻率的普适算法

首先给出瞬变电磁(TEM)场卷积计算式,并将关断电流变化率函数看成冲击函数,垂直阶跃脉冲激发的场分量看成输入信号,卷积结果就是任意形状关断电流的TEM响应。把电流激发脉冲看成是许多垂直阶跃函数的叠加,通过叠加这些阶跃函数的响应求得任意电流脉冲激发的瞬变电磁响应。当已知TEM场的实测值和关断电流形状,就可按编程的方法计算全期视电阻率。文中给出了2个斜坡关断电流激发的电偶极源TEM垂直磁场算例,一个为均匀半空间的响应及其全期视电阻率,另一个为三层K型地电断面的响应及其全期视电阻率。

磁性源瞬变电磁法零偏移距全期视电阻率计算及其校正方法研究

计算视电阻率是瞬变电磁数据处理与解释工作的主要内容之一。通常由均匀或层状模型计算得到的视电阻率不足以详细表征地下介质分布,具有较强的体积效应和多解性且计算量大。基于此,针对全期视电阻率的优化问题,研究了半球壳层校正方法,实现了快速计算弱多解性的视电阻率,校正结果显示电性分界面更加明显。为实现数据快速处理并得到视电阻率唯一解,首先分析了感应电动势和电阻率之间的单调关系,对比地质情况从而选取感应电动势的单调区间,然后重新构造核函数以适用于二分法,最后计算连续且完整采样时间的视电阻率。为减弱视电阻率的体积效应,建立由均匀半球壳层组成的视电阻率校正模型且介质层数与时道数量一致,然后基于扩散深度表达式推导出视电阻率校正公式,用以校正全期视电阻率最优化算法计算的视电阻率。理论模型和实测数据的处理结果均表明,全期视电阻率最优化算法相对于晚期视电阻率计算方法,能够将有效时道拓展至全时间段,从而可以更加有效地识别浅层介质的垂向分布规律,而且半球壳层校正方法能够有效约束低阻介质体积效应对深度的影响,提高视电阻率的垂向分辨率。

TEM框内回线装置发射框边界影响及消除方法

探讨了大定源回线框内观测装置的视电阻率计算问题。中心回线晚期视电阻率计算由于受边界影响及不满足晚期条件,计算的视电阻率值有畸变,影响了煤田采空区及富水性的解释。利用电偶源时域垂直磁场求取全区、全期视电阻率,解决了发射线框的边界影响问题及早期道视电阻率计算问题。理论模型计算和实测资料的处理结果表明了该方法的有效性。

瞬变电磁法对低阻薄层的分辨能力研究

从垂直磁偶极源激发的频率域电场出发,采用回线源瞬变电磁法一维正演方法,分别计算了低阻薄层随埋深厚度比和电阻率差异比变化时的感应电动势。依据电磁法探测的体积效应,对传统二分法进行了改进并定义了全区视电阻率的计算方法,并在此基础上分别绘制了低阻薄层埋深厚度比为1∶1.2、1∶1.5、1∶2及1∶4,电阻率差异比为1∶5、1∶10及1∶20的视电阻率曲线。通过对比不同地电模型视电阻率曲线的特征,指出了不同电阻率差异比时,瞬变电磁法对低阻薄层的分辨极限,归纳了瞬变电磁法对低阻薄层的识别及分辨能力,这对于研究地下水平层状介质的垂直电性变化具有重要意义。

SOTEM一维等效源反演方法

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)是一种探测深度大、精度高的瞬变电磁工作形式,一维反演是目前SOTEM数据处理解释的主要手段。从电性源瞬变电磁场的扩散理论出发,研究了针对SOTEM的一维等效源反演方法。研究表明,传统的等效源反演方法对于实施近源观测的SOTEM并不完全适用,在早期会造成反演电阻率严重偏离真实值的情况。针对上述情况,提出了采用全期视电阻率进行校正的方法。理论模型的计算和河北某金矿的实际应用表明,经过校正后的反演算法在全期内都能很好地反映地层的真实电性分布。

孔巷瞬变电磁动源定接收方法探测采空区试验

采空区严重威胁煤矿安全和矿工生命,矿井瞬变电磁超前探测是一种对其有效的探测方法,但效果受巷道环境影响较大。提出一种巷道孔口旋转发射、孔内三分量接收的工作方法。通过时域有限差分三维数值模拟分析了孔中数据特征,提出了孔中沿发射法线方向数据的三分量合成和校正技术,采用二分搜索算法实现了孔中数据峰值点后方衰减段的全期视电阻率计算。计算了三维数值模型数据的各个孔深单独及叠合成像结果,对掘进工作面前方的采空区取得了良好的成像效果。结合山西煤矿井下的工程试验,对该方法超前探测采空区性质、形态和规模的实用性和有效性进行了检验。研究表明:孔巷瞬变电磁动源定接收探测方法是井下物探与钻探的有机结合与相互补充,能够有效应用于采空区探测。