隧道地质预报中的瞬变电磁视纵向电导解释方法研究

瞬变电磁隧道超前地质预报最常用到的成果解释图为视电阻率等值线图,但由于视纵向电导相对于视电阻率等值线图具有更好的电性界面识别特征,因此,研究隧道超前地质预报中的瞬变电磁视纵向电导解释方法就显得很有意义。通过建立在全空间条件下的等效导电平面法来计算视纵向电导参数,并且详细阐述了视纵向电导曲线及其一次、二次微分曲线之间的关系。然后,通过建立隧道正演夹层模型和实际应用实例对视纵向电导的解释特点和效果进行较为全面的分析研究,并深入讨论了视电阻率等值线图与视纵向电导二次微分成像联合解释方法。最后,总结和归纳出视纵向电导在瞬变电磁超前地质预报解释中的一些方法特点和规律,以此指导瞬变电磁法在隧道内的超前地质预报工作,不断提高瞬变电磁隧道超前地质预报的精度及准确度。

剩余视纵向电导比定义——TEM新导出参数ΔS_τ^(rt)及一维直接反演特性

视纵向电导是瞬变电磁法勘探理论的基本参数之一,在以中心回线装置应用为主的金属物探界很少应用。为改变此状况,创立了剩余视纵向电导比ΔSτrt定义及其具体计算方法。ΔSτrt是TEM方法中第一个相对参量,大量的模型计算和野外数据试算表明,其效果与视电阻率一维直接反演相当。此计算方法简单且是单解。本参量主要适用于中心回线和重叠回线的中、近带数据处理,略加修改亦适用于其他装置,乃至电偶源装置及磁参数的处理。

瞬变响应与视纵向电导解释方法的对比

从"等效导电平面原理"出发,研究瞬变电磁过程中层状介质的视纵向电导的计算方法.在正演过程中引入中心差分算法来求取瞬变响应的导数,利用样条插值方法来代替传统意义上的求解反函数的方法来获取关键值-m,通过计算证明该方法可行.最后在验证视纵向电导解释方法有效性的过程中,采用典型的3层H型和4层HK型地电模型分别进行视纵向电导曲线与瞬变响应曲线的对比,计算结果表明,视纵向电导曲线比瞬变响应曲线能够更好地划分电性层,并能很好的指示电性变化关系,从而达到良好的解释效果.

烟圈反演和视纵向电导解释方法对比

基于浮动薄板理论,研究瞬变电磁场层状介质中视纵向电导的计算方法,利用遗传算法代替常用的阻尼最小二乘法来获取关键参数m。进行"烟圈"反演计算,并分别采用3层H(K)型和4层HK型地电模型对比视纵向电导曲线和电阻率—深度曲线。结果表明,"烟圈"反演具有不需初始模型、计算简便等优点,在定性反演方面,视纵向电导解释方法可以更准确地划分电性层,且能够比较直观地体现电性变化趋势。

瞬变电磁视纵向电导成像法在寻找深部隐伏金属矿中的应用

在甘肃北山地区寻找全隐伏深部矿床的勘查中,根据工作区的地质特征,运用V8多功能电法仪,使用瞬变电磁法(TEM)对全区进行了面积扫描,运用视纵向电导成像法进行资料处理和解释,使解释的地下地质体更趋于其赋存特征,从而基本掌握了该区金属矿床赋存的电性特征,为该区的进一步勘查提供了依据。

视纵向电导成像方法在矿井地质灾害调查中的应用

在对甘肃省2005年度科研项目"电磁成像系统在煤矿地质探测中的应用研究"的研究过程中,提出一种提高电法勘探分辨率及解释精度的方法—视纵向电导成像方法。该方法在计算纵向电导微分的基础上,进行视纵向电导微分成像。为验证其微分成像的应用效果,设计了低阻薄层(H2=3m)与低阻厚层(H2=30m)2个3层地电模型(参数为:1ρ=3ρ=100Ω·m,2ρ=10Ω·m,H1=100m)。通过计算分析,可以看出:无论是低阻薄层还是低阻厚层,与其地电模型界面对应位置,视纵向电导曲线存在明显转折点,视纵向电导微分成像图则可看出明显电性差异,而常规视电阻率曲线却难以解释低阻薄层。利用该方法与常规解释结合,对陕西某矿区进行采空区探测,共圈出东、西两块采空区,后经钻探验证,采空区边界范围和展布形态基本和解释结果相吻合,但比较两种解释方法,常规解释的范围较视纵向电导微分成像解释的范围要大,可见新方法的解释结果更加可靠。

瞬变电磁超前探视纵向电导微分合成孔径成像

为避免瞬变电磁数据成像二次微分运算中由引入误差的传递与积累造成的假异常现象,以合成孔径雷达相干成像的思想引入瞬变电磁合成孔径成像方法,通过相邻测点对地质体成像的相关性进行加权相关叠加.结果表明:真实的有效信号具有较高的相关度而得到加强,传递与积累的误差因具有随机性而相关度较差,能够得到压制,最终提高视纵向电导微分成像的分辨率.该方法改变了传统的以单点单独解释的瞬变电磁解释方法,形成了通过相邻测点的相关性进行联合成像解释的新方法.对实际工程进行了传统瞬变电磁数据成像和合成孔径成像对比,可明显看到瞬变电磁合成孔径成像得到的界面更清晰,对判断电阻率变化界面位置非常有利.

瞬变电磁测深的微分电导成像

通过对等效导电平面方法原理的阐述 ,指出了利用视纵向电导参数进行瞬变电磁测深资料解释的优越性。同时 ,为了提高对电性层位的分辨能力 ,在明确电导及其导数曲线物理含义的基础上 ,采用B样条函数对实测数据进行处理 ,实现了电导参数的微分成像。实践证明 ,采用该方法的成像结果与其他反演结果吻合较好 ,其“电性同相轴”以直观。

瞬变电磁微分电导深度校正技术研究

通过对等效导电平面方法原理的阐述,指出了利用视纵向电导参数进行瞬变电磁测深资料解释的优越性。为了提高对电性层位的分辨能力,实现了电导参数的微分成像校正技术。实践证明,采用该方法的成像结果与其他反演结果吻合较好,其"电性同相轴"以直观、形象的面貌清晰地展示了电性界面的分布形态。

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。

隧道掌子面前方低阻夹层的瞬变电磁探测研究

实践表明,隧道掌子面前方含水、充泥等不良地质体对隧道施工构成潜在的危险和障碍,严重影响隧道施工速度。由于瞬变电磁法对低阻体反应灵敏,在进行瞬变电磁隧道超前地质预报时,这些含水、充泥等不良地质体通常又可以近似当成一种低阻夹层来处理,因此,利用瞬变电磁法对掌子面前方低阻夹层的探测研究就显得很有意义。采用建立在全空间理论上的瞬变电磁等效导电平面法,利用遗传算法进行计算,并结合视纵向电导及其微分成像对隧道掌子面前方低阻夹层展开相应的正演模拟及应用研究,重点讨论视纵向电导微分成像的电性界面响应特点及其与视电阻率断面等值线联合解释方法,总结出相应的结论和规律,以此来指导瞬变电磁法在隧道内的超前地质预报工作,不断提高瞬变电磁探测的精度及准确度。

瞬变电磁数据一维反演的初值选取研究

在进行瞬变电磁数据一维反演时,如何合理选取初值对反演结果影响较大。文中利用视纵向电导能够划分电性层位的优势,根据视深度—视纵向电导曲线特征,结合视深度—似电阻率和视深度—全区电阻率曲线,相互对比,确定曲线拐点;根据拐点个数给出层数,再利用拐点对应的坐标值选取层参数。以此作为一维线性反演的初始模型进行反演。试算结果表明,当初值选取合理时,利用常规的线性反演方案就可使反演曲线获得快速、稳定收敛和等值性减小的效果。

用瞬变电磁数据精细处理技术探测煤矿采空区

为方便煤田采空区瞬变电磁资料的解释,笔者根据瞬变电磁纵向电导微分成像的原理,编制了集层状模型正、反演、微分电导成像、采集数据预处理以及传统的视电阻率等方法于一体的综合瞬变电磁精细处理解释软件,并将这套软件应用于河南省老窑煤矿采空区的解释和推断工作中。结果表明:该软件处理速度快,成像直观,解释精度高。

瞬变电磁合成孔径成像处理解释系统

瞬变电磁合成孔径成像数据处理解释软件,利用瞬变电磁小波变换预处理技术,微分电导成像及深度校正技术和脉冲压缩技术,结合合成孔径计算方法实现了对探测目标的解释和精细成像。该软件实现了从瞬变电磁原始数据到合成孔径成像成果图的计算和制作;通过图形的对比分析,提高了瞬变电磁解释分辨率。

瞬变电磁测深法找煤效果研究

本文简要介绍了瞬变电磁法的工作原理及其优势。通过实例展示了其应用效果，并指明了在煤田上的应用前景和存在的问题，对找煤具有指导意义。

瞬变电磁对含水层的超前探测效果分析

在隧道开挖过程中,掌子面前方多存在充水、充泥断层或裂隙等地质病害体形成的含水夹层.基于等效导电平面法基础上的视纵向电导二次微分成像方法,利用"H"型地电模型理论得到含水夹层的视纵向电导微分成像响应特征和识别方法,提出视电阻率和视纵向电导相结合进行含水夹层的探测方法,以此来指导瞬变电磁法在隧道内的超前地质预报工作,提高了瞬变电磁探测的精度及准确度.