基于印模法的地面磁电阻率数据三维非线性共轭梯度反演

本文提出了能提高异常体分辨能力,同时得到绝对电导率的地面磁电阻率数据三维反演方法.磁电阻率响应用准直流的低频磁场代替;数值模拟由频率域电场满足的Helmholtz方程出发,采用三维交错网格有限差分法;长直导线源作为发射源,其中源的计算包含在背景场中;结合地面磁电阻率数据各分量的特点,选择y分量进行反演研究;反演采用三维非线性共轭梯度反演技术,为了提高异常体的深度分辨能力,进行迭代重构反演;用印模法对初始模型进行重构,采用的是辅模型在浅部,元模型在深部的组合方式.从合成数据和实际数据的反演结果可以得到以下的认识:(1)由频率域麦克斯韦方程组出发,低频磁场数据反演可以直接得到电导率,而不是相对电导率之比;(2)采用印模法组合初始模型,进行迭代重构反演,可以提高地面磁电阻率数据反演对异常体的分辨能力,确定埋深位置,同时不会丧失对于浅部异常体的分辨能力;(3)在结合印模法的地面磁电阻率数据三维反演中,深部异常体的分辨能力受地表不均匀导电体影响较小;(4)确定印模深度可以采用上一次重构反演结束时的模型变化量,通过相邻两次重构反演结束时的模型变化量之差来确定迭代重构是否终止.因为静磁场与重力场在数学上的相似性,本文的反演方法可以被运用到重力场等位场的地面数据的反演中.

地面—巷道直流电阻率法探测技术

针对目前直流电阻率法在巷道及工作面周围隐蔽致灾源精细探测方面不足这一现状,结合地面和矿井直流电法工作特点,提出在地面布设场源,巷道内进行接收的地面—巷道直流电阻率法探测技术。在对地面—巷道直流电阻率法基本原理和观测系统设计原则介绍的基础上,分析了偶极源电场及不同深度归一化电位差曲线分布特征。根据煤系地层典型地质构造地电特征建立数值模型,计算结果表明:地面—巷道相比于地面和矿井直流电阻率法具有更高的探测精度,且以对低阻异常体探测效果最为明显;提出采用调节偶极距观测异常幅值变化规律快速确定隐蔽致灾源空间位置的方法。实际应用效果表明,地面—巷道直流电阻率法可有效解决巷道及工作面周围隐蔽致灾源全方位探测难题,指出其场源与观测系统相分离的布测方式在矿井、交通、水利等工程地质灾害预测、预报方面应用前景广阔。

地面高密度电阻率法在人工湿地堵塞区域探测研究

人工湿地处理污水已得到广泛的应用,但人工湿地污水处理过程中频繁出现的堵塞问题已严重影响到其持久、高效运行。为解决该问题,本文根据潜流人工湿地结构和堵塞区域的特点,建立了长、宽、高分别为146 cm、119 cm和102 cm水槽物理实验模型,利用地面高密度电阻率法来探测和定位人工湿地堵塞区域。由于人工湿地系统电阻率差异较小,探测结果精度较差,提出一种提高人工湿地系统电阻率差异的方法,探讨了地面高密度电法探测和定位人工湿地堵塞区域的可行性。实验结果表明,未加NaCl溶液的饱和填料电阻率为190Ω·m,加入80 mg/L的NaCl溶液的石英砂填料电阻率为96Ω·m,电阻率差异达到2倍;高阻异常体若具有较大尺寸或顶部埋深与电极间距的比值较小的特点,则地面高密度电阻率法探测效果较好,并且可以通过反演更好地定位高阻体的空间位置和形态。因此,通过在人工湿地中添加电解质溶液(NaCl溶液)可以提高堵塞区域和未堵塞区域的电阻率差异,综合利用视电阻率断面等值线图和反演的电阻率断面等值线图,可以更准确的探测和定位堵塞区域的空间位置。

基于综合物探勘测的地质灾害评估

为了对义马市污水处理厂二期进行探勘,采用高密度地面电阻率法和反射地震法进行采空区物探测量工作,分析了高密度地面电阻率法和反射地震法的工作原理、仪器设备等,并进行了资料处理和解释。研究得出,根据高密度电法测量和反射地震法测量成果综合推断解释,研究区划分了5个推测疑似采空区和破碎带影响区。研究为后期的施工、设计等提供了更完善的技术参数。