利用水下电阻率层析成像技术探测坝址岩溶溶洞

内河航运和水电开发工程在推进社会进步中发挥了重要作用,然而部分河底岩溶溶洞广泛发育,严重影响工程选址及建设。提出水下电阻率层析成像探测方案,并将该方法应用于广东东江下矶角航电枢纽工程,共布设6条700 m长横跨江面的测线,单个水底电缆排列包含40个电极,极距5 m,相邻排列重复观测长度为100 m。反演得到的三维电性结构刻画了高阻砾石层、低阻砂岩和高阻灰岩等关键地质单元,结合已有钻孔资料划分出多个隐伏溶洞靶区。水下电阻率层析成像施工难度大,正反演计算复杂,研究成果可为后续电阻率层析成像和水下灾害地质异常体探测提供参考。

电阻率层析成像技术在官峰水库坝址断裂探测中的应用

福建漳州地区平和官峰水库坝址区地质构造复杂,且存在多组隐伏于地表之下的断裂。为评估水库坝址区岩性的工程地质性能及断裂对渗透产生的影响,采用电阻率层析成像技术(高密度电法)探明研究区的岩性及断裂展布,结合区域地质调查资料,在平和官峰水库部署了2条高密度电法剖面。探测结果表明,研究区沉积地层在反演剖面上可以划分为3个电性层,与钻孔资料对应良好;同时查明了贯穿坝址区的断裂F_(9)的具体位置,发现1条新的隐伏断裂F_(10),并被地质调查所证实。

地铁掘进前方孤石的电阻率层析成像特征及解释

对城市地铁掘进时地层中可能遇到的孤石的层析成像特征及解释进行研究。针对城市环境特点,归纳总结孤石类型及其发育特点、规律;通过构建不同地层参数条件下的孤石模型,开展基于高密度电阻率的层析成像正反演计算,分析研究孤石层析成像特征及识别方法,不断提高孤石的解释精确度。初步建立了一套有效的针对地铁掘进前方孤石的高密度电阻率探测方法,较好地解决了地铁掘进过程中孤石的有效探测问题,能够为孤石的安全评价及后期的处治提供更为可靠的依据和参考,并有效指导城市地铁的安全施工。

电阻率层析成像非线性反演

本文通过概率成像法、α中心法、遗传算法的有机结合,实现了2-D 电阻率层析成像非线性反演.首先,根据概率成像结果指示出的2-D 地质异常体的相对电性和大致分布范围,合理地确定出α中心的位置与强度系数的变化范围.其次,以α中心法作为2-D地电结构的正演手段,采用遗传算法反演出各α中心的强度系数.在此基础上,应用α中心法重新构建出地下介质电阻率的分布.通过对均匀半空间中赋存2-D 地质异常体模型的反演试验,获得了令人满意的结果.

地震监测中的电阻率层析技术

将电阻率层析技术应用于地震监测 ,由视电阻率值重建出介质的真电阻率图像 ,取得了较好效果 .在宝坻台和昌黎台设立的两个试验点上于 1 998年 4月 1 4日ML5 .0和ML4 .4唐山两次地震前的 6天左右层析图像出现了明显的异常变化 :宝坻台的电阻率图像一改通常的在平稳背景上叠加小量随机变化的特点 ,出现了一种有序性特征的新图样 ;昌黎台也出现了反差加大、高低阻区集中分布的有序性特征 .上述异常图样均在震后消失 .层析图像在震前出现的熵值降低可能是这次地震活动的前兆 .地层导电结构和孔隙度的变化 ,是引起电阻率异常的直接原因 .研究表明 ,常规的单一极距的视电阻率测量之所以对真电阻率的变化不敏感且丧失空间分辨能力 ,是由于该物理量同时具有积分值和位函数这两个固有特征所决定的 .在地震监测中 ,改造现行观测系统 ,引入层析成像 ,是发展技术的方向 .

龙凤山水库土石坝电阻率层析成像无损检测技术

层析成像是近年来得到蓬勃发展的一项无损检测新技术,具有信息量丰富、准确、直观的独特优势,因此,在土石坝无损检测中正发挥着越来越重要的作用。在阐述电阻率层析成像基本理论的基础上,对龙凤山水库土石坝进行一系列层析成像无损检测,查明了龙凤山水库土石坝的渗漏通道,同时也证实了利用这一方法进行土石坝无损检测的可靠性。现场试验表明,层析成像无损检测技术可以在土石坝的病害检测中推广应用。

电阻率层析成像法监测系统在矿井突水模型试验中的应用

为实现矿井突水过程中岩层断裂和渗流通道形成过程的实时监测和前兆信息捕捉,将三维电阻率层析成像法作为一种实时成像监测手段尝试引入到矿井突水模型试验的监测工作中。采用具有自动采集功能的电阻率层析成像监测系统,实现介质电阻率变化数据的实时动态监测。提出优化反演效率的计算方法,利用Cholesky分解法求解电阻率层析成像正演中的大型线性方程组,利用预条件共轭梯度法求解反演方程,由此建立三维电阻率层析成像实时反演方法,实现原始数据的快速反演和动态图像的实时输出。提出以电阻率层析成像法为主,结合原始视电阻率数据分析和关键点数据时程曲线分析的多参数监测分析方法。在试验过程中,利用层析成像法得到防突层裂隙产生、扩展直至贯通的实时动态图像,得到主要裂隙和渗流通道的产生位置、形成过程等信息,与实际情况基本一致。综合3种方法的分析结果,得出防突层发生突水断裂的诱因,并确定捉到确切前兆信息的最早时,该时刻比突水发生时刻提前998s。模型试验证明,电阻率层析成像系统有效地反映岩层断裂及渗流通道的形成过程,成功地捕捉到一系列前兆信息,为突水灾害的及时预警预报提供重要参考。

隧道突水灾害电阻率层析成像法实时监测数值模拟与试验研究

突水灾害已成为危及隧道安全施工的重大问题,为了实现隧道突水灾变演化过程的监测和灾害预警,将电阻率层析成像法尝试引入到隧道突水的监测工作中,提出了一种基于图像灰度相关性理论的电阻率层析成像监测信息定量评价方法。首先,针对非地质缺陷类和地质缺陷类这两种典型的突水类型进行概化,得到了突水灾变演化过程不同阶段的地电模型,为隧道突水实时监测数值模拟奠定了基础。其次,采用有限单元法进行电阻率层析成像法突水实时监测数值模拟,揭示了电阻率图像对突水灾变演化过程的响应特征,通过对突水灾变演化过程电阻率图像灰度相关性的定量分析,发现相关性系数小于0.5(或0.3)的样本点数目大幅增多,且相关性分布和正演图像标准差急剧增大,是突水发生的重要前兆特征。最后,进行了隧道突水电阻率层析成像法实时监测模型试验,较准确地捕捉到了突水前兆信息,实现了突水灾害预警,表明电阻率层析成像法用于突水实时监测是可行的。

电阻率层析成像技术

根据视电阻率实测值重建二维或三维介质真电阻率的分布图像是电成像技术的核心。本文简要介绍了电极阵列系统 ,分析了二极、温纳、偶极和复合对称四极装置的特点、参数选择、拟剖面构制和探测深度等问题。在数据处理上 ,以线性反演方法为主 ,但需针对电位场的特点采取相应措施并发展约束反演和计算Fr啨ｃｈｅｔ导数的新方法?缱杪屎妥缘缥坏母怕食上翊右桓鲂碌慕嵌雀隽说叵鹿乖斓男畔ⅰＴ诩际跤τ梅矫?,通过电剖面对比、电法 地震联合探测的实例 ,讨论了电阻率层析图像的物理含义和进行地质推断需注意的问题。电成像的性质属位场反演 ,不可避免的存在空间分辨率偏低的弱点 ,发展综合物探 ,加强与地质方法的结合具有重要意义。

电阻率层析成像技术在岩芯尺度水合物可视化探测中的应用

天然气水合物是重要的非常规能源,通过室内模拟实验模拟水合物赋存环境条件,观察水合物在沉积物中的合成/分解过程及其物性演化规律是揭示实际天然气水合物成藏/分解规律的重要途径。天然气水合物成藏过程中沉积物体系内部变化过程的可视化在线监测已成为天然气水合物室内模拟的重要发展方向之一(Wu Nengyou et al.,2018)。目前已经发展的X-CT成像、Raman成像、电子显微成像、核磁共振成像等技术手段为孔隙尺度的天然气水合物成藏/分解机理研究提供了基础,但大岩芯尺度(~cm)或中试尺度(~m)的水合物系统成像观测技术仍有待进一步完善。

应用电阻率层析成像探测采空区、斜风井巷道稳定性计算

采用电阻率层析成像二维测量的方法,对河南省义马市义马煤业(集团)2×50MW跃进电厂采空区和斜风井巷道进行了勘探,获取了采空区、影响区以及斜风井巷道的准确位置。说明,电阻率层析成像二维测量的方法在采空区和斜风井巷道的探测中是行之有效的;煤矿采空区和斜风井巷道内在没有水体存在时,电阻率层析成像二维测量成果图中反映的一般都是高阻异常封闭圈。如果有水体存在,其异常则表现为低阻异常封闭圈。同时,根据该区的地质构造、地层结构、地面建筑的有关参数等资料,分析和计算了斜风井巷道的稳定性和安全性。结果表明,①主控楼受斜风井巷道的影响较大,是不稳定的,也是不安全的,必须采取妥善的加固措施;②主厂房不受斜风井巷道的影响,是稳定的,可以不采取加固措施。

电阻率层析成像在沉积区隐伏断层探测中的应用

电阻率层析成像是开展城市活动断层探测的方法之一。本文以天津蓟运河断裂探测为例,对电阻率层析成像在沉积区隐伏断裂探测中的应用进行了尝试。野外施工中采取了多项针对性措施,获得了较可靠的电阻率层析成像剖面;在详细分析测区钻孔资料的基础上进行剖面的地质解释,并与浅层人工地震结果进行了对比。探测结果显示,蓟运河断裂为一条第四系断裂并表现出一定的分段性,北段最浅上断点深达25 m,为一条晚更新世活动断层,南段为55 m左右,是一条中更新世中晚期断层。本次探测工作表明,利用电阻率层析成像在沉积区进行隐伏断层探测可以获得良好的效果。

基于汉南-奎因信息准则的电阻率层析成像径向基神经网络反演

径向基神经网络(RBFNN)具有结构简单、学习速度快、不易陷入局部极小等优点,能够有效地提高电阻率层析成像反演的收敛速度和求解质量.本文针对电阻率层析成像反演的非线性特征,提出了一种基于汉南-奎因信息准则(HQC)的正交最小二乘法(OLS)学习算法(HQOLS).该算法通过计算HQC的最优值来自动选择RBFNN的网络结构,避免了传统OLS学习算法中阈值参数的设定,保证了网络的泛化性能.通过比较聚类法、梯度法、OLS和HQOLS等学习算法的反演性能,构建了基于RBFNN的电阻率层析成像反演模型.数值仿真和模型反演的结果表明,该方法实现简单,在准确性上优于BP反演,成像质量优于传统最小二乘法反演.

基于电阻率层析成像技术的农田土壤优先流原位动态监测

针对现有观测技术无法原位监测和判别农田土壤优先流类型、发育位置和演化过程的问题,该研究采用电阻率层析成像技术对野外大尺度条件下的NaCl溶液入渗过程进行原位监测,根据不同时刻监测的剖面视电阻率分布对试验区域的土壤结构分布特征进行分析,对优先流通道发育位置、优先流类型和演化过程进行识别,同时对电阻率层析成像技术识别优先流的精度进行研究。结果表明,试验区域的土壤结构性质不均匀,水平方向5.0~10.0 m范围内的土壤较水平方向0~5.0 m范围内的土壤更为密实;入渗过程中在试验区域土壤疏松区水平方向4.0~5.0 m区间中有非均质指流形成;该指流通道在灌入NaCl溶液9~14 min完全形成,在灌入NaCl溶液60 min时完全退化成基质流;幂函数模型可用来建立剖面视电阻率与Cl-浓度之间的关系。研究成果对农田土壤优先流发育位置与演化过程的原位监测与识别以及防治因水和溶质优势入渗而引起的资源浪费、环境污染和工程地质灾害等具有参考价值。

玉溪盆地内普渡河断裂的电阻率层析成像探测

玉溪盆地是云南地区地震活动频度高、强度大的高潜在危险区之一。为了建立直接服务于该区域防震减灾的"标准"结构模型,利用电阻率层析成像技术探测了玉溪盆地盆山过渡带的电性结构以及隐伏并穿过玉溪盆地西缘的普渡河断裂。在数据采集中,作为地震浅层反射勘探的重要补充,共布设了6条电阻率层析成像测线来控制该断裂。使用的观测装置为Wennerα,电极间距为6m,最大隔离系数为30～75,每个排列的电极数目为112～288个。探测结果表明,玉溪盆地内的普渡河断裂分为NNE走向的东西两支;断裂带的宽度由南向北先从温泉镇到黑村附近逐渐变宽,经莲池小学、梅园村到玉昆钢厂附近后逐渐变窄;断裂的上盘为低阻破碎带,下盘为较均匀的高阻结构。东支(F1-2)的视倾向在梅园村及以北为SE/S,在莲池小学及以南为NW,视倾角为56°～73°;西支(F1-1)的视倾向为SE/E/S,视倾角为38°～66°。地震勘探结果认为普渡河断裂的东西两支的倾向在整个玉溪盆地内均为SE/E,视倾角为75°～80°,这与我们的结果略有差异。

基于电阻率层析扫描的水下抛石体内部空洞探测

为提高水下抛石体的识别精度,构建了预留有内部空洞的抛石体物理模型与电阻率层析扫描模型研究电阻率层析扫描技术在水下抛石体内部空洞探测中的成像效果,并与传统克里金插值法效果进行了对比。结果表明:电阻率层析扫描可以有效识别水下抛石体中的空洞,并且在刺激源数量为6时电阻率层析扫描模型模拟精度达到较高值;电阻率层析扫描技术在通道纵剖面上的识别能力要远高于传统克里金插值法;将数值模拟结果中电导率大于300μS/cm的区域视为空洞区,整体反演结果略大于真实值,在x、y、z 3个方向上的偏差分别为2.73、1.75、6.95 cm;基于反演结果对电阻率层析扫描模型进行正演,正演结果与实测数据的拟合度超过0.95,证明了电阻率层析扫描模型反演的准确性。

井间电阻率层析成像研究新进展

由于井间电阻率层析成像方法具有施工方便、成本低、对钻孔无破坏作用且穿透深度也较大等优点,因而得到越来越广泛的应用.在过去几年内对该方法研究的重点在于提高计算效率和改善成像质量.本文从井间电阻率层析成像的基本原理出发,对该方法近年的新进展进行了比较和综述,还介绍了概率层析成像算法的原理.认为今后几年内在此领域内的理论研究重点将是探索有效的反演方法和提高成像质量.

机敏混凝土电阻率层析成像的实验研究

电阻率层析成像(ERT)是新近发展起来的结构健康监测(SHM)中的一种可视性检测技术。结合机敏混凝土的功能特性,从实验方面对这种技术进行了详细研究,分析了激励电压、电极数量、电极尺寸等因素的影响,介绍了测试系统的组成和构件电阻率的测量,系统的成像结果得到了预期的效果。

井间电阻率层析成像技术进展

井间电阻率层析成像技术是从一个井孔向地层发射稳定的直流电流,在地面或另一井孔接收,测量地层电阻率,是井中物探技术的前缘课题,具有广阔的应用前景,近年来出现了许多新的方法。本文从井间电阻率层析成像的原理出发,介绍和比较了井间电阻率层析成像的几种实现方法,如佐迪法、电流线追踪法、模拟退火法和遗传算法等,并且分析了今后井间电阻率层析成像的发展方向。

基于混沌振荡PSO-BP算法的电阻率层析成像非线性反演

粒子群优化算法是一种启发式的全局优化算法,将其与BP神经网络结合,能够有效地改善BP神经网络在进行电阻率层析反演中的收敛速度和求解质量。提出一种基于混沌振荡的粒子群算法,使用混沌振荡曲线来自适应调整惯性权重w以提高PSO算法的全局寻优能力,并使用其训练和优化BP神经网络的权值和阈值。比较不同隐含层节点数目和惯性权重w值对反演结果的影响,并给出混沌振荡PSO-BP算法非线性反演的具体实现方案。对均匀半空间中异常体理论模型进行反演,实验结果表明:混沌振荡PSO-BP不依赖初始模型,在稳定性和准确性上优于BP反演和标准PSO-BP反演,成像质量优于最小二乘法反演的。