基于FLAC3D的石灰岩矿区岩溶塌陷数值模拟研究

矿区为露天凹陷式开采的石灰岩建材矿山,随着矿山开采以及地下水抽排,导致矿坑周边岩溶塌陷大量产生,严重影响矿山安全生产和周边群众生产生活。利用FLAC3D技术、天然电场选频法勘探和地质综合分析掌握岩溶塌陷发生机理和分布规律,研究结果表明矿坑东侧、北侧和南侧断裂构造发育;矿山生产抽排地下水以及采矿爆破引起真空吸蚀、流水潜蚀导致矿坑周边岩溶塌陷;基于FLAC3D技术矿区岩溶塌陷数值模拟分析,数值模拟结果与地质分析、物探结论和塌陷现状基本一致。研究结果为后期岩溶塌陷的防治提供了科学依据。

基于天然电场选频法在山区抗旱找水中的应用研究

文章主要探讨在山区抗旱找水中快速定井问题,结合工程实践,利用天然电场选频法剖面测量、选频法单点测深、音频大地电磁法开展综合探测研究。首先利用天然电场选频法剖面测量获得了低电位异常,结合地质分析确定了岩溶裂隙带的平面位置;然后对剖面70 m处开展选频法单点测深工作,推测了4个含水深度,确定了岩溶裂隙带发育埋深;最后利用音频大地电磁法对剖面70 m处异常进行佐证,探测结果与天然电场选频法一致性较好。经过钻孔验证,各出水段深度与物探推测具有较高的吻合性。综合分析表明天然电场选频法是快精准定井的一种好方法,值得进一步推广研究。

综合物探方法在尾矿库截渗墙勘察中的应用

【目的】为了快速高效完成拟建坝前截渗墙场地勘察工作,需要对物探方法在勘察工作中的可行性进行研究。【方法】利用瞬变电磁法和天然电场选频法相结合的综合物探方法施测,充分发挥瞬变电磁法多匝小线圈探测分辨率高和天然电场选频法设备轻便灵活、适应性强等优势。【结果】两种方法相互印证,解决了单一方法多解性问题,提高了勘察精度,圈定了易渗漏区段,为钻探布置和截渗墙设计提供了支撑。【结论】综合物探方法在场地勘察中具有效率高、成本低、精度好的优势,在同类地区场地勘察中值得推广应用。

天然电场选频法在充水岩溶勘查中的试验与分析

探讨了天然电场选频法在岩溶水灾害勘查中的地质效果和异常成因。在四川古叙煤田观文煤矿选定4处试验点,共敷设选频法测线11条,通过对各测线上采集结果的处理和分析,结合现场地形地质条件,推测各点地下充水溶洞的分布情况。根据选频法的解释结果与矿山前期地勘成果及后期运输巷道实际开挖情况的对比来看,该方法的解释结果是准确的,可在今后进一步将该方法应用于地下水灾害勘查,以便为矿山排水巷道、排水措施设计和地下水的安全防治提供科学依据。在实践应用的基础上,进一步从麦克斯韦方程组出发,对均匀谐变电磁场中低阻水平圆柱体的感应场进行理论推导和模拟计算,通过感应二次电场水平分量的模拟计算结果与实测曲线的对比,说明天然电场选频法的异常成因主要是由二次感应电场所致。

岩溶体的天然电场选频法异常成因研究

在实地探测的基础上,主要是从理论模型的角度研究天然电场选频法异常的形成原因。首先在已知的充水岩溶上开展实地探测工作,获取实测异常曲线;从麦克斯韦方程组和边界条件出发,求取均匀垂直谐变一次磁场中良导球体和圆柱体内、外磁场矢量位,推导出球外和圆柱体外感应二次电场的解析计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算获得地表主剖面上良导球体和圆柱体的感应二次电场异常曲线。通过实测曲线与理论模型上的模拟计算结果对比分析可知,二者曲线形态相似、特征相同,由此推知天然电场选频法在含水低阻体上方测得异常的起因之一可能是由天然感应二次电场所致。

天然电场选频法在地下水勘探工程中的应用

简述了天然电场选频法的基本原理;介绍了该方法在找水的工作中的各个技术环节及该方法的仪器研制现状,并以冷水江波月洞景区找水工程为例进行综合解释,说明了该方法良好的应用效果。

旋转电流变复合梁的有限元建模分析

研究了含有电流变材料层的旋转复合梁的振动特性。利用Hamilton原理和有限元方法推导了电流变夹层梁的动力学方程。分析了外加电场、旋转速度及电流变层的厚度等对梁的固有频率和模态损耗因子的影响。仿真结果表明电流变材料在外加电场作用下,能显著提高系统的阻尼损耗因子,可有效抑制旋转梁结构的振动。

天然电磁场日变规律实验观测

开展了天然交变电磁场日变规律的实验观测工作,由此探讨日变场的变化规律,以及天然电场选频法的基本原理。在同一地点或两个分离的点上,采用两台仪器对天然电磁场的日变情况进行同点同时观测和异点同时观测,获得日变场的变化曲线。分析采集结果,在工作区范围内天然交变电磁场具有同源性和波动性的变化规律。结合实例,叙述了野外采集和数据处理的一些方法,以压制背景场干扰而造成的假异常。

超低频地质遥感法在铁矿采空区探测中的应用研究

针对铁矿采空区的特点,合理选择物探方法、灵活运用物探方法是准确探测采空区的关键。根据铁矿开采前后磁场的变化特征,结合开采前的物探资料,利用超低频地质遥感法探查采空区的空间分布、埋深是一种新的尝试。同时,结合其它物探方法(天然电场选频法),可相互补充、相互印正,效果更好。本文通过实例介绍了超低频地质遥感法在铁矿采空区探测中的应用效果。

矩形金属机壳孔缝电磁耦合特性研究

针对矩形金属机壳上孔缝在高功率电磁环境下的电磁耦合问题,提出了一种使用模式匹配法和基于矩量法求解的混合位积分方程来分析孔缝电磁耦合特性的全波混合算法.该算法考虑了高次模、孔缝形状、孔缝厚度以及入射波极化方向等因素对电磁耦合特性的影响.通过将数值仿真结果与经典孔缝电磁耦合模型的测试结果进行对比,验证了该算法具有较高的准确性,与经典的时域有限差分法相比,该算法具有很高的计算效率.研究结果表明:有孔金属机壳在外界强电磁辐射条件下具有明显的谐振效应,在谐振频率点,耦合进入机壳的电场将大大增强,且孔缝附近以及机壳中心的耦合电场峰值要高于其他位置的耦合电场峰值;随着机壳表面上孔缝厚度的增加,耦合进入其内部的电场也在减弱;当机壳上的孔缝为矩形且入射波的电场极化方向平行于矩形缝隙的短边时,对应于该极化方向的孔缝电场耦合强度是所有极化方向中最强的.

矿井综合物探技术在封堵特大型突水中的应用

为了缩短工期和有效封堵华兴矿27080工作面采空区特大型奥灰突水,通过采用天然电场选频法、瞬变电磁法和超低频遥感探测法等3种综合物探手段,将探查出来的物探异常区的重叠区域作为疑似奥灰富水区和导水通道的位置,并据此调整堵水方案,在物探异常区的重叠区域补打2个钻孔;通过新老钻孔对富水区域进行注浆充填堵源,2个月内封堵率达到100%;钻探、注浆和效果均验证了所圈出的疑似奥灰富水区和导水通道位置的可靠性。实践证明:采用综合物探技术,能弥补单一物探方法的缺陷,将重叠的异常区作为靶区更加可靠和有效。

物探方法在地下热水勘探中的应用

缺水地区需要寻找地下水,旅游开发有时需要寻找温泉,地球物理勘探也因此在这些方面发挥了重要的作用。通过阐述天然电场选频法在某地温泉勘探中的应用效果和异常成因的理论分析,结合作者多年的实践应用可知,地下含水构造体在地表会引起选频法明显的相对低电位异常和指针摆动信息,将该方法应用于湖南浏阳某地的温泉勘查中,当其它物探方法受场地环境限制的情况下,选频法在含水破碎带上方获得了明显的异常,钻孔验证结果也证明了天然电场选频法的有效性。在实践应用的基础上,作者进一步从麦克斯韦方程组出发,通过对均匀谐变电磁场中低阻水平圆柱体的感应场进行理论推导和模拟计算,说明天然电场选频法的异常成因主要是由二次感应电场所致。

天然电场选频法在煤矿水文地质调查中的应用

主要简述了天然电场选频法的基本原理,探讨天然电场选频法在水文地质调查应用,结合贵州盘县柏果镇老沙田煤矿工程实例进行综合解释,查明矿区内采空区及裂隙富水带分布情况.结合测区的地质、水文地质情况及物性特征,对矿区实测剖面进行推断分析,该方法说明选频法对寻找、确定煤矿采空充水区有一定的借鉴意义.

天然电场选频法在某铜矿注浆工程中的应用

结合城门山铜矿二期帷幕工程,采用天然电场选频法对地下水过水通道进行探查,并通过注浆试验孔的压水试验加以验证,物探成果与压水试验成果吻合度较高。实践证明天然电场选频法在地下水动力条件下查找地下水过水通道具有很强的实用性,对岩溶地区注浆帷幕工程的设计与施工有较高的指导和借鉴作用。

花岗岩地区浅部地下水井位的快速确定

文章探讨在花岗岩地区地下水井位的快速定位问题,结合工程实践,采用三极电阻率测深法和天然电场选频法开展综合探测研究。首先实施三极电阻率测深剖面工作,对采集结果进行二维有限元反演研究,获得二维测深断面上低阻导电体的分布规律;在测深剖面上进一步开展天然电场选频法剖面勘探工作,得到低阻含水构造的水平精确位置,并进一步开展选频测深法的实践。后期的成井结果表明:三极电测深勘探成果的剖面异常比较直观,选频法则在异常体的地表水平定位方面比较精确,施工非常方便,两种方法相结合对地下水进行综合勘探是一种行之有效的办法。

天然电场选频测深法在地下水勘探中的异常理论分析与实践应用

选频法是音频大地电场法的进一步应用与发展。本文通过实践应用说明选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并对选频法测深极距(MN)与地下水埋深之间的关系开展对比分析和初步理论研究。首先,采用水平交变电场、交变磁场共同作用下的均匀半空间中低阻导电球体简化地质地球物理模型,对选频法测深曲线开展正演计算;然后,对选频法在广西“十二五”农村饮水安全工程应用中的131口钻井出水量情况进行统计,并对其中98口钻井的钻探情况开展详细列表统计分析,对比研究测深曲线异常处MN极距大小与实际钻探出水深度之间的关系。理论分析与实践应用表明,选频法在浅层地下水勘探中效果明显,是一种确定浅层地下水井位的有效方法;同时,实践统计结果表明,选频法测深法异常曲线处MN极距的大小与实际钻探出水深度之间存在1∶1的近似关系,验证了理论模拟计算结果的正确性;另外,本文的研究成果表明,在浅层(<200 m)天然电磁法勘探中,天然电场观测值的大小除了与大地的电阻率、信号的频率有关外,还与电极距大小是相关的。

天然电场选频法的浅层地下水勘探效果与异常分析

通过实践应用、理论推导和模拟计算,说明天然电场选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并分析其异常形成过程中起主要作用的天然一次场场源分量。将选频法应用于广西农村找水打井项目中,依据其勘探成果共钻井131口,出水量大于1 m3/h的井共114口,约占钻井总量的87%。实践表明选频法在浅层地下水勘探中是实用可行的。在实践应用和以往研究成果的基础上,设计均匀半空间内球形充水岩溶的简单模型,以便解析求解并计算分析地表主剖面上二次电场的大小;计算结果表明,水平交变磁场产生的二次电场是一个相对高电位异常,而水平交变电场才产生相对低电位异常,由此推断天然电场选频法在地下水勘探中异常的形成主要是由于地下天然交变电场分量作用的结果。

矩形平板的自然频率计算

本文从电场积分方程出发，提出一个新的积分方程式，用矩量法计算矩形平板的自然频率，并讨论自然频率在复平面上的位置随平板几何参数的变化情况。

天然电场选频法日变规律观测试验

为探寻不同地区天然电场选频法一次场的来源,深入了解大地电磁场的日变规律,对不同环境下的天然电磁场开展了同点同时观测、异点同时观测和日变规律试验观测。通过对试验数据的分析对比发现,工业园区夜间电位曲线变化明显比白天更加平缓;而城镇和山区的日变曲线在夜间用电高峰期有一个较大的起伏,并且在雷电活动期间山区的曲线存在明显波动。结果表明,工业园区工作场源主要为工业游散电流,城镇和山区则主要受居民用电和雷电影响,其日常变化均服从各自的日变规律。

物探方法在德兴银山矿田勘探中的试验应用

江西德兴银山矿床是一个Cu-Pb-Zn-Au-Ag矿化集中区,该处地质工作程度较高,但物探资料较缺乏。作者采用双频激电法、自然电场法和天然电场选频法开展试验探测工作,期望探讨方法的有效性,为矿区深、边的找矿工作提供科学依据。根据探测结果可知,银山矿区的铅锌矿和斑岩铜矿具有十分明显的低阻高极化特性,激电方法适合于该矿区的边部找矿工作,但矿区工业电流干扰大,所以最好采用大功率激电方法;自然电场和天然电场选频法方法简便,仪器轻便,其异常与矿体或构造具有较好的对应性,特别是自然电场法适合于井下巷道中开展工作,可作为今后深部矿产预测的方法之一。