等值反磁通瞬变电磁法在浅部岩溶探测中的应用研究——以惠州市龙门县某地区为例

传统瞬变电磁法受关断时间和互感的过渡过程影响,存在较大浅部盲区;新近发展迅速的等值反磁通瞬变电磁法从理论和仪器上实现了纯二次场的观测,大大提高了浅部区域的探测精度。为研究等值反磁通瞬变电磁法在100 m以浅岩溶探测的应用效果,以惠州市龙门县某岩溶发育区为靶区,开展了方法有效性研究,取得主要成果与结论:(1)界定的土石界面和圈定的岩溶发育区与已知钻孔揭露情况吻合较好,验证了基于等磁反磁通瞬变电磁法在100 m以浅岩溶探测的有效性;(2)反映区内岩溶具有一定连通性,岩溶大小约1~20 m,岩溶主要发育于20~40 m及60 m以下埋深。研究结果一方面有效圈定了研究区100 m以浅岩溶发育区,对后续桥梁工程的安全建设具有重要意义;另一方面等值反磁通瞬变电磁法具有施工便捷、采集高效、抗干扰强等优势,未来有望在城市浅部空间探测领域实现更大作为。

等值反磁通瞬变电磁法在地下浅层富水区应用——以新余市下村镇为例

岩溶、软弱土及富水区等不良地质体在我国分布较广,强降雨作用下地质不良区域容易产生塌陷等地质灾害。新余市渝水区下村镇靠近沪昆高速铁路的区域出现了严重的地质塌陷,塌陷基坑周围空间受限且地下管线等干扰源较多,传统瞬变电磁法早期信号受收发线圈互感效应影响,存在探测精度低、抗干扰能力差等问题,并且还有明显的浅层盲区。为了查明该区域不良地质体的发育位置,并为地质灾害防治提供治理建议,本研究应用了等值反磁通瞬变电磁法(opposing coils transient electromagnetic method, OCTEM),并且辅以钻探验证,结果表明:OCTEM法具有较高的精确性,研究区地球物理成果与钻探结果一致性较好;研究区低电阻带分布范围较广,经实地钻孔验证,低电阻异常均为地下水引起;地层从上至下依次为软可塑粉质黏土—硬可塑粉质黏土—软塑粉质黏土—中风化灰岩;塌陷区域地下微承压水上涌,逐步侵蚀区域周边软可塑粉质黏土层,塌陷基坑内静水位面标高为55.60 m,位于地表下约1.4 m处;塌陷区域下方存在地下水通道,灰岩层在水流长时间冲刷侵蚀作用下形成土洞;长期抽取地下水可能会引起地下渗流区扩张发育,主体责任单位必须及时封堵塌陷区地下水,防止其进一步侵蚀周边松散土层。

等值反磁通瞬变电磁法在矿山采空区隐蔽致灾水害勘查中的应用

等值反磁通瞬变电磁法具有抗干扰能力强、受场地限制小、分辨率高、不受高阻屏蔽、对低阻敏感等特点,广泛应用于工程勘查中。本次工作采用等值反磁通瞬变电磁法对地下富水采空区和导水裂隙、破碎带进行探测,取得了良好的效果,为矿山隐蔽致灾水害治理提供了参考。

等值反磁通瞬变电磁法在矿山岩溶勘查中的应用

采用反磁通瞬变电磁法(OCTEM法)对本矿山可能引起地质灾害的北东东向及北西向含水断裂(及岩溶带)进行水平定位及纵深产状判断,结合地质资料,找出地面可能存在的岩溶病害。

等值反磁通瞬变电磁法在南兰河水库工程中的应用

瑞丽市南兰河水库工程在设计阶段前期采用物探等值反磁通瞬变电磁法进行勘察,对等值反磁通瞬变电磁法成果进行推断解释,初步确定了拟选坝址区的地质构造情况,圈定了拟选坝址区岩体破碎含水异常区,为下一步勘察提供了重要的依据。探讨等值反磁通瞬变电磁法在南兰河水库工程勘察阶段的应用,对类似工程勘察阶段起到一定的参考价值。

等值反磁通瞬变电磁法在煤田采空区探测中的应用

煤田老窑采空区是煤矿安全生产的主要隐蔽致灾因素,瞬变电磁法具有成本低、效率高,且对低阻体敏感等特点,是煤矿采空区探测的常用方法。本文以新疆沙湾县小沟煤矿为研究对象,进行了中心回线装置和等值反磁通装置对比试验,最终采用等值反磁通瞬变电磁与工程地质钻探相结合的方法,基于已知采掘巷道充水的异常特征及钻探验证信息,建立了低阻异常识别标志,有效地圈定了煤田采空区。结果表明,在煤田采空区充水且埋深小于200 m的情况下,等值反磁通装置得到的异常幅度要比中心回线装置高3~5倍,对低阻异常体的灵敏度更高,发现异常的能力更强。应用等值反磁通瞬变电磁法可以查明采空区形态、厚度、埋深等特征,适用于干扰严重、地形复杂、建筑密集的矿山复杂环境。

等值反磁通瞬变电磁法对水中目标体探测的试验研究

等值反磁通瞬变电磁法是针对传统瞬变电磁法存在浅层探测盲区这一缺点而提出来的一种新方法,该方法对浅层低阻体的探测具有明显优势。介绍了等值反磁通瞬变电磁方法原理、此次实验所用仪器设备以及浅水域等值反磁通瞬变电磁法的探测过程,通过在渤海海域中对水中目标体进行电磁探测方法试验,分析了不同埋深、不同材质和不同采集参数的电磁异常响应特征,结果表明:采用等值反磁通瞬变电磁法能够克服一次场干扰,从而精细识别水中浅层目标体。试验结果显示:采用小线圈探测能够识别水中5 m内较薄的金属目标体,探测其他较大目标体可根据缩比公式进行推算。该试验可为水中目标体电磁探测提供相应的采集参数等基础参考资料。

内蒙古克什克腾旗赛汉敖包铅锌矿区等值反磁通瞬变电磁试验研究

克什克腾旗-乌兰浩特是大兴安岭西南段一条重要的铁、铜、铅、锌、银、锡、钼多金属成矿带,赛汉敖包铅锌矿区位于该成矿带的西南端,是受断裂构造控制的中低温热液充填式铅锌多金属矿床。利用等值反磁通瞬变电磁系统,对已知主要矿体地段开展的地表垂向和坑道水平测深试验研究结果表明,电阻率反演结果对于表现为低阻特性的构造破碎带、矿化蚀变体、富水裂隙等有较好的反映,结合已有勘查成果分析及认识,圈定了6处与已知见矿地段及地层,不整合面相关的透镜体状中低阻凹陷或高低阻渐变异常带,为后续钻探部署提供了依据。

基于深度学习的等值反磁通瞬变电磁数据反演

等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)是一种新兴的地球物理勘探方法。它在城市和工程勘测中越来越受欢迎。本研究采用深度学习(DL)反演方法来解决等值反磁通瞬变电磁反演问题。首先我们创建了一个合成样本数据集,包括50,000个电阻率模型–OCTEM响应对组成的合成样本数据集,用于网络训练。采用流行的卷积神经网络架构U-Net和残差块(Res Net)来构建我们的深度学习反演模型OCTEM InvNet。实验反演实例表明,所提出的OCTEM InvNet能产生准确可靠的反演结果。OCTEM InvNet在重建地下电阻率结构方面表现较好,并能实现瞬时反演。

等值反磁通瞬变电磁在既有铁路路基岩溶探查中的应用

灰岩地区由于其地下空洞、溶洞和裂隙等地质特征,对既有铁路路基的稳定性构成严重威胁。本文采用等值反磁通瞬变电磁法进行探测,结合区域地质资料,圈定了既有铁路路基下方病害的分布位置、大小及形态,通过钻探资料验证了物探结果的可靠性,表明使用等值反磁通瞬变电磁法探测铁路路基岩溶分布是可行且高效的。

等值反磁通瞬变电磁法和InSAR技术在杜家山特大桥煤矿采空区勘查中的应用

详细介绍了等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)及地表形变监测技术(InSAR)的理论与原理。通过对杜家山特大桥所处地段煤矿采空区地质和地球物理条件的分析,对深度为40~150 m范围内的煤矿采空区进行了两种方法的综合勘查。通过对两种手段所获原始数据的处理并结合资料进行分析和解释,有效查明了杜家山特大桥煤矿采空区的位置、形状、空间展布与地表变形特征。项目实践表明:采用等值反磁通瞬变电磁法与InSAR地表形变监测技术综合运用,可探测复杂条件下的煤矿采空区分布情况,并为场地的安全稳定性评估提供重要的参考资料,从而为高速公路桥梁选址及基础设计等提供可靠依据。

等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报中的解释方法研究与应用

瞬变电磁法具有对低阻体反应灵敏的特点,在探测隧道掌子面前方含水或充泥断层、破碎带等低阻不良地质体上具有独特的优势。这里首先简单介绍了等值反磁通瞬变电磁法的原理及特点,然后通过对隧道全空间域高低阻模型一维正演曲线响应特征、视电阻率及视纵向电导曲线的解释特点和效果进行较为全面地分析研究,提出并分析了视电阻率等值线图与视纵向电导断面图联合解释方法。最后通过两个应用案例,总结出等值反磁通瞬变电磁在隧道超前地质预报成果解释中的一些特点和规律。结论表明,等值反磁通瞬变电磁方法适用于隧道超前质预报工作,能够有效提高预报成果的精度及准确度。

等值反磁通瞬变电磁法在城市生活垃圾填埋场渗漏检测中的应用

长期工作的城市生活垃圾填埋场,易发生垃圾堆体下部底膜破损渗漏情况,常规的物探检测方法不仅受场地和探测深度等局限性影响,还会对表层的雨污分流膜造成一定的破坏,且上部较厚的垃圾堆体往往还会形成低阻屏蔽,难以有效应用于城市生活垃圾填埋场的渗漏检测之中。在不破坏生活垃圾填埋场表层雨污分流膜的情况下,等值反磁通瞬变电磁法(Opposing Coils Transient Electromagnetic Method,OCTEM)能穿透低阻覆盖层,准确、快速、有效地探测出垃圾堆体下部底膜的破损渗漏情况,实现真正的无损检测。本次研究采用OCTEM对龙山县城市生活垃圾填埋场物探检测异常进行开挖验证,结果显示,防渗膜接缝处有多条裂缝和漏洞,最长的裂缝长度接近1 m,最大的漏洞直径大于30 cm,证实了OCTEM推测的渗漏异常与开挖情况吻合较好,有力地说明了OCTEM在城市生活垃圾填埋场渗漏检测中是一种行之有效的无损检测手段。

等值反磁通瞬变电磁法在金矿采空区探测中的应用

甘肃省玛曲县大水金矿是西秦岭地区的典型矿山之一,由于矿山的连年持续开采,导致在5号、9号高陡边坡下方形成一系列不同埋深的采空区,引起局部地面塌陷,存在较大安全隐患,根据环保及安全方面的要求,急需查明隐伏塌陷的空间展布特征,有效预防地质灾害的发生。本次研究采用等值反磁通瞬变电磁勘探技术,通过对勘察区典型断面图异常特征的精细解释,结合勘察区水文地质、基础地质等资料的综合分析,进而实现矿山隐伏塌陷的透明化、立体化。研究结果表明:利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)进行地下采空区探测,能够较好地反映采空区隐伏地层的岩性电性特征,并且采空区与围岩的物性差异明显,可有效查明地下采空区的空间位置及基本形态特征。同时基于多勘探线物探剖面采空区边界特征点数据,结合计算机三维建模技术,可实现采空区空间形态三维可视化,透视采空区的立体特征。等值反磁通瞬变电磁法的实施效果及三维建模技术为矿山恢复治理及安全评价提供了技术依据,可以有效服务于数字矿山的建设。

等值反磁通瞬变电磁法在城市地质调查中的应用

随着城市基础建设的快速发展,对城市地质工作的需求日益增强,城市地质调查工作显得尤为重要。在城市中开展物探工作,因探测目的和工作环境的不同,与传统应用物探方法相比,城市地质调查所采用的物探方法具有干扰因素多、施工场地和时间有限、探测精度要求高等特点,而等值反磁通瞬变电磁法具有抗干扰能力强、施工方便、快捷、分辨率高等优点。本文采用该方法在海东市城市地质调查评价中进行试验剖面,该剖面横穿11条公路和铁路,穿过厂房、学校、物流园、村庄、生活小区、河流等干扰物,干扰源众多。结合电阻率测深点资料,等值反磁通瞬变电磁法探测结果与电测深单点结果、钻探揭露情况吻合较好,证明该方法对城市地质调查探测是行之有效的。

等值反磁通瞬变电磁法探测滑坡堆积体的应用

西部大开发工程基建中经常遇到滑坡体探测问题,由于滑坡体滑床滑动面与第四系覆盖的电性差异小,常规电磁法分辨困难。为此,提出利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)探测滑坡堆积体、反向追踪山体错动面的方案,构建滑坡堆积体地电结构模型,通过正演计算研究滑坡堆积体的瞬变电磁响应规律,从理论上分析了不同厚度的滑坡堆积体瞬变电磁响应规律以及在不同覆盖厚度下的瞬变电磁响应规律;对已知滑坡体的探测试验表明滑坡问题上首先分析堆积体观点的正确性,同时表明OCTEM用于山区滑坡堆积体的探测有效性。

水面等值反磁通瞬变电磁法矢量有限元三维正演研究

等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)在浅水域探测中应用前景广阔,为研究其探测能力,采用矢量有限元法进行浅水域水面等值反磁通瞬变电磁法三维正演模拟。首先,从频率域麦克斯韦方程组出发,利用Galerkin法推导了基于电场的矢量有限元方程,再通过余弦变换变换将频率域响应转换至时间域;然后采用三维矢量有限元法计算了浅水域典型地电模型响应,与数值滤波解进行对比,验证了算法的正确性,并分析了不同水深、不同基底围岩电阻率下等值反磁通瞬变电磁响应规律;最后,采用矢量有限元法计算了浅水域水面等值反磁通瞬变电磁三维响应,正演结果表明等值反磁通瞬变电磁法对低阻异常体响应强烈,异常清晰明显,对浅水域低阻异常体具有较高的探测能力。本研究可为浅水域等值反磁通瞬变电磁法数据处理解释提供一定理论参考。

等值反磁通瞬变电磁法在地裂缝调查中的应用

等值反磁通瞬变电磁法在继承瞬变电磁法对低阻异常反映敏感、空间分辨率高和探测空间大等特点的基础上,克服了一次场关断对二次场探测的影响,没有探测盲区,在浅层地质结构探测方面具有独特优势。地裂缝发育具有隐蔽性和不确定性,勘查难度较大,地球物理探测可以快速高效地获取地裂缝发育位置和空间特征。为探测宋庄地裂缝发育部位浅地表构造特征及地裂缝向下发育情况,在通州徐辛庄地区典型地裂缝发育部位布设了等值反磁通瞬变电磁测量剖面4条,共计测点123点。基于测量结果,分析了80 m以浅地层结构,推断了疑似古河道发育特征,解释了地裂缝发育点11处,其中4处地表可见明显开裂现象。本次解译结果符合研究区地质背景,为该区地裂缝和地面沉降调查提供了地球物理依据,也为相似地区开展此类工作提供了借鉴。

等值反磁通瞬变电磁法在个旧市某矿井巷道找矿中的应用

矿井地球物理方法超前探测要求准确探测巷道下未知面地质异常体,探测空间小,干扰大,技术要求高。为了研究等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)对个旧市大屯锡矿某矿区超前探测的效果,在矿区巷道的底面针对矿山中各类型矿体、断裂构造等布置了两条测线进行实验。通过两条测线的结果和已知的地质资料和后续钻孔资料对比可知,在OCTEM的反演电阻率剖面中,呈现低阻凹陷,且趋势较连续的区域,可推断为断裂、构造破碎带等;出现相对低阻且等值线闭合或呈低阻的小凹陷,该处可圈定为低阻异常区域,结合已知地质资料和钻孔验证结果确定此处低阻异常区为电气石较富集区域。可见,OCTEM对个旧市某矿区井下探测效果较好,能够确定断层、破碎带、含金属矿区的基本位置,为后续在该矿区寻找花岗岩次级凹兜提供了新勘探方法,可以在该矿区或类似矿山开展超前探测工作。

等值反磁通瞬变电磁法在贵州岩溶地区勘察的应用

岩溶地区勘察是岩土工程勘察领域的一个难点,采用钻探手段探测溶洞效率较低,通常需结合物探进行溶洞探测。依托贵阳市某生活垃圾焚烧发电项目,将物探方法中的等值反磁通瞬变电磁法与钻探相结合进行岩溶勘察研究,大范围开展工作前先选取一处钻孔勘察出溶洞的区域进行试验以验证方法有效性并确定场地条件下的最优采集参数。结果表明:通过等值反磁通瞬变电磁法结合钻探在本场地进行岩溶勘察取得了一定探测效果。