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。

伪三维电阻率成像技术在煤矿采空区勘探中的应用

传统的直流电阻率法二维成像方法在复杂地质结构勘探中存在局限性,无法准确恢复三维地下电性结构,同时当测区范围比较大时,真三维直流电阻率勘探要求一次性布极,受硬件、成本等因素限制,基本不具备实施条件。本文以襄樊到荆州铁路沙岗煤矿老窑采空区勘探为例,设计了二维多剖面交叉布线的伪三维勘探方案,使用常规高密度电法设备进行野外数据采集,通过基于八叉树网格剖分的三维电阻率成像算法获得了工区地层和小煤窑采空区的高精度三维电性结构,经与区域地质资料、钻探成果资料对比验证,工区内高电导率异常分布特征可以良好地反映工区地层界线和老窑采空区空间分布特征。上述应用研究表明,基于伪三维采集方式的三维电阻率勘探方法可以有效识别具有连通性特征的地质异常信息和勘探目标,具有良好的成像精度和实用性,对突破二维成像的局限性和三维电阻率勘探的推广应用具有现实意义,在近地表不良地质勘探领域具有广泛的应用前景。

电阻率层析成像用于水文地质勘探

电阻率层析成像是根据阵列电极的电位测量重建电阻率图象的一种新技术，与波动ＣＴ问题有着本质的不同，图象重建的关键在于快速完成对稳定电流场的泊松方程求解和反演迭代．本文以岛裕雅的级联算法为例，简介了数学方法的基本步骤．针对山东汶南煤矿的矿井涌水问题，实施了地表层析探测，３条剖面总长５８３２ｍ，最大成像深度１２０ｍ．层析图象清晰地揭示了地层结构、煤矿采空区、破碎带和裂隙（或管道状）漏水区的分布．所得结果经钻孔检验正确，已成功地应用于继而展开的堵漏截流治水工程．文中针对技术方法和存在的问题进行了讨论．

电阻率层析成像法探测滑坡面正演模拟与反演成像研究

滑坡灾害已成为危及人民生命财产安全的重大问题,确定滑坡体和滑坡面的分布是滑坡治理的关键因素,电阻率层析成像法因对物性差异的界面响应敏感,被广泛应用到滑坡面的探测中。首先,对现有的滑坡地电模型进行概化,得到了4种常见的滑坡的简化模型;其次,针对不同类型的滑坡,采用有限元方法进行了系统的数值正演研究,得到了层析成像法探测滑坡面的响应特征,提出了不同类型滑坡面的快速识别方法。然后,采用最小二乘法开展了反演研究,总结了层析成像法探测滑坡面的反演成像规律,结合数值正演的响应特征,提出了层析成像法探测滑坡面的异常识别特征。最后,在山东沂源西里镇滑坡进行了层析成像法探测,成功探明了滑坡面的分布,表明了层析成像法探测滑坡面是行之有效的,为滑坡的治理方案设计奠定了基础。

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.

电阻率层析成像的原理与初步应用

电阻率层析成像的基本原理是根据研究区域边界处的电压和电流值确定区域内部电阻率的分布，它同声波和电磁波层析成像的原理有着本质的不同。根据电阻率层析成像的数学原理，从积分变换、线性迭代反演和非线性迭代反演３种基本的反演途径系统地分析和归纳了当前几种主要的电阻率图像重建方法，并讨论了雅可比偏导数矩阵的求解。已开展的电阻率层析成像的野外观测试验，给出了实测的井间和地表两种观测系统的成像结果，分析了技术应用中的特点与限制。

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。

高密度电阻率二维层析成像在郯庐断裂带山东潍坊段试验结果的初步分析

在城市活断层调查中,利用电阻率二维层析成像测量方法,对郯庐断裂带山东潍坊段的地震活断层进行了探测试验,取得了较理想的勘探效果。沂水-汤头断裂、刘家庄断裂的二维电阻率反演结果表明,断裂带两侧的电性结构呈现出整体性的差异,正断层的上盘为低阻区和局部高、低阻扰动区;而断层下盘多为均匀的高阻区;断层为高角度断层。试验探测表明:在城市活断层调查中,选用合适的电极装置类型,电阻率层析成像是一种有效的勘探方法。

电阻率层析成像方法技术近年发展概况

本文对近年来电阻率层析成像在方法技术方面的进展作了简要介绍，并对几种具有代表性的方法，表述了它们各自的优缺点，提出了继续研究的方向．

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。

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。

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。

井间电阻率层析成像及其应用

从稳定 电流 场基本 方程出 发，通 过定义 线性微 分算 子，推导 出与 之等价 的泛函 方程。 井间电 阻率层析成像计 算中，反演成像 算法是 该方 法的 核心， 文中对 奥克 姆（ Ｏｃｃａ ｍ ） 反 演作 了改 进，使之 适用于井间电 阻率层析成像的 反演计算，给出 了理论模型 计算及 实际数 据的处 理结 果并作 了讨 论。

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。

电流线追踪电位电阻率层析成像方法初探

电阻率层析成像技术尽管已有了一些比较好的结果，但从国内外发表的文章可以看出，基本上采用的都是有限元方法而电阻率层折成像的核心问题也就是雅可比矩阵（即电位对电阻率等的偏导数系数矩阵）的求取问题．有限元方法能够很好地实现该问题的求解，但需要的计算机内存及计算时间相当的大，为此我们类比地震学中走时射线追踪技术，开展了电流线追踪电位电阻率层析成像方法研究．文中首先简明地论述了电流线追踪的原理，给出了程序框图，在实现追踪手段上又作了改进，对方程求解实行降维处理，使得该方法能适合复杂大模型的计算．经和有限元方法比较，我们发现电流线追踪利用计算机内存仅为有限元方法的1／20计算时间仅用1／100．这就充分显示了电流线追踪技术的优越性，为该方法的推广应用提供了扎实的基础．

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.

高密度电阻率法二维层析成像研究与应用

电阻率层析成像是基于研究区域边界处的电压和电流值确定区域内部电阻率的分布,它同声波和电磁波层析成像原理有着本质的不同。讨论了电阻率层析成像正演最常用的有限元法,给出了电阻率层析成像反演法的模拟退火方法,并将其成功运用到电阻率成像反演中。应用实例显示,高密度电阻率二维层析成像的分辨率比常规电阻率法解释结果要高,应用前景广泛。