基于物性指数的大地电磁信号多维度耦合正演与工程试验

为了采集和识别携带地层岩性信息的超低频大地电磁信号,在超低频大地电磁理论的基础上,系统分析了影响大地电磁信号的地层因素和干扰因素;建立物性指数模型,拟合波形和岩性的对应关系,从波形上提取岩层物性信息并赋值,纳入物性指数模型进行多维度耦合计算,有效减小了干扰因素对采集信号的影响。根据物性指数模型,设计了双层阵列扫频式传感器和大地物性探测仪,并开发出了相应的数据处理程序。经现场试验,仪器对地层完整性和富水区反应敏感,可对采空区、地下工程、地质构造、富水区等进行探测和识别,实现目标地质体的精细探测。

大地电磁单分量精准处理技术与深部致灾水体探测

为了实现天然源单分量大地电磁技术对水文地质条件的精细探测,系统分析了大地电磁信号采集和处理中存在的问题,研究了地下富水区在大地电磁波上的响应特征;根据大地电磁测深理论和层次分析法,建立了富水性指数模型;在大量实验数据的基础上,拟合波形和岩性的对应关系,从波形上分维提取岩层的介电常数、弹脆性、密度、空隙率等物性信息,按有利于岩层富水的原则赋值和归一化处理,纳入富水性指数模型进行多维度耦合计算,可得到相应深度的富水性指数值。富水性指数包含了丰富的岩层物性信息,增强了富水区在大地电磁波上的响应幅度,减小了天然场源强度变化对信号采集和识别的影响。根据富水性指数模型,利用现代计算机及通信技术,设计了双层阵列扫频式平行板电容传感器和大地电磁探水仪,并开发出了相应的数据处理程序,探测深度分辨率可达0.1 m,能够从庞杂的电磁信号中自动辨识来自深部的微弱信号,实现从时变性场源中采集信号并计算出相对稳定的富水性指数。经现场试验,仪器可清楚划分含水层和隔水层,识别富水区和微小导水通道。该技术在矿井水害防治、废弃采空区修复治理、注浆堵水、深部水文地质条件探测等工程中具有广阔的应用前景。