综合物探在矿山深部资源勘查中的应用

矿产资源是社会和经济发展必不可少的物质基础,目前国内多数老矿山面临已探明储量枯竭的严峻形势,现有的勘查知识和技术难以解决矿山找矿勘查所遇到的特殊难题。针对矿山找矿的特殊性,本文结合安徽省霍邱某矿区的地质及物探资料,在采矿区选取典型剖面进行重磁、微动及可控源音频大地电磁法(Controllable Source Audio Magnetotelluric Method,CSAMT)。以微动和音频大地电磁数据分析推测浅部矿体采空及塌陷区;在深部将微动勘探与重力数据结合,取长补短,通过剪切模量将微动视横波速度与地下介质密度直接联系起来,经已知矿体位置剪切模量的分布规律并结合重磁反演在300 m以深推测了两条近平行层状分布的矿体,矿体长200~250 m,最厚处约50 m;在标高100~200 m的类似S形褶皱拐点处可能为成矿有利位置;同时推测已知主矿体在底板以深还有延伸。通过本次工作,证实了在当前老矿区内,将新技术微动勘探与传统物探方法相结合,各取其长,能提高矿山深边部及外围隐伏矿床(体)定位预测的有效性,挖掘新的找矿潜力。

微动探测方法在煤矿废渣调查中的应用研究

在废弃煤矿环境问题日益凸显的形势下,堆弃矿渣及煤矸石引起的各种环境问题急需解决。针对煤矸石堆积体调查中遇到的基岩埋深问题,首次提出利用微动探测方法进行探查,并在中国东南部某矿区进行了场地实验,实验中将微动探测方法与钻探相结合,采用标定-推断-验证的工作流程,进行煤矸石-基岩分界面探查工作。研究发现微动探测方法能够较为精确地探测煤矸石堆积体与基岩分界面位置,相较于钻探方法,微动探测方法具有灵活、经济、高效等优点。

微动技术在登科地区深部找矿中的应用效果研究

为开拓深部找矿新方法,特引入地球物理探测新技术-微动,并探索分析其应用效果。首先介绍微动探测方法原理和数据采集与处理,其次在CSAMT推测的建议钻孔位置开展微动勘探工作,分析单点频散曲线特征,识别深部地层界面;最后根据钻孔验证结果,综合对比CSAMT和微动勘探在深部重点地层界面识别效果。结果显示,微动勘探识别深部层界面效果明显,CSAMT联合微动技术可以提高物探解译的精准度。

综合物探方法在城市地质调查中的应用研究:以湖南省常德市鼎城区隐伏基岩探测为例

为在湖南省典型湖相盆地城市低阻覆盖区查明隐伏基岩及其空间分布状态,以常德市鼎城区G4线地质调查剖面为例进行了多方法综合试验研究。首先,介绍了研究区内地质、地层、构造等区域特征;其次,在使用高密度电阻率法和可控源音频大地电磁法进行野外探测试验基础上,引进了广域电磁法和微动勘探等新方法、新技术进行综合探测试验研究;最后,利用多方法探测结果推断了隐伏寒武系灰岩、断裂构造和地层垂向分布情况,并在靶区位置上进行了钻探验证,效果良好。本次调查研究表明:广域电磁法相比传统近地表探测方法,具有高抗噪、探测深度大等其他方法无法比拟的优点,是城市地质调查工作中探查基岩、隐伏构造等目标体的有效方法,而对于地表下百米以内的白垩系和第四系粉砂质地层划分,微动勘探具有明显的效果,值得推广。

多种物探方法在滑坡体调查中的应用效果分析

在永春县开展的1∶1万地质灾害风险调查中,为研究物探方法在地质灾害研究领域中的应用,选取典型滑坡体开展高密度电法、微动探测法以及地质雷达法工作,通过综合分析并结合地质资料,推断了滑动面及软弱夹层位置,探讨了物探方法在地质灾害研究领域中的有效性,并提出了应用建议。

采煤工作面地下水分布变化的综合物探应用研究

浅埋煤层上覆含水层的分布状态是影响煤层开采的重要因素。针对宁夏某煤矿开采工作面煤层厚度大、埋深浅的特点,开展了高密度电阻率、核磁共振、微动探测的综合物探方法,对煤层上覆含水层的分布状态进行了探测研究。综合探测结果显示:(1)高密度电阻率法可以快速、高效地划分岩层及采空区异常;(2)地面核磁共振法能够对高密度电阻率法划分的异常含水特性进行评价;(3)微动探测方法视横波速度能够很好地识别地层与冒落带、裂隙带发育特征。综合物探反演解释,能够降低单一方法引起的多解性,较准确地辨识浅埋煤层采动中工作面上覆地下水分布状态和地层特征,为探究采煤引起的生态问题提供地球物理依据。

高密度电法联合微动技术在岩溶识别中的应用

文章介绍了高密度电法及微动技术,在详查区隧道开展微动测试工作,确定微动新方法的有效性和适宜性。沿勘探线布设高密度电法测量剖面,圈定岩溶异常并在重点区域开展微动探测工作,利用单点频散曲线获得拟速度V_(x)剖面,综合解译岩溶位置与实际钻孔揭露岩溶深度一致,且吻合度较高,验证了高密度电法联合微动探测方法在探测岩溶的有效性。

某危险废物处置厂地下水环境污染状况调查研究

本研究主要通过水质监测对某危险废物处置厂地下水污染状况开展调查,对于超标点位,利用高密度电阻率法、微动探测法勘察污染渗漏区,追溯污染源头。监测结果显示,d305、d306挥发性有机物超标,表明井点所在位置地下水可能受到人为活动污染影响;通过高密度电阻率法、微动探测法勘察,结果显示厂区南侧围墙内东部绿化带存在污水渗漏,渗漏剖面长度45 m,渗漏深度为地面以下10 m,疑似污染原因是该区域地下污水管道渗漏。研究结果可为该厂区地下水污染防控提供技术支撑,并为同类型项目地下水环境污染状况调查研究提供借鉴。

基于综合物探技术的采空区勘察与评价

文章以焦作至唐河高速公路汝州至方城段下伏的苗李煤矿采空区为背景,在张八桥互通场地采用高密度电阻率法和微动方法探测煤矿采空区分布。最后将两种方法的探测结果对比分析,发现两种方法所推测的采空区异常区平面分布重合率高,结果可以相互印证。

基于S-Method分布的微多普勒特征分析

微多普勒特征是雷达目标所具有的独特特征之一,对目标的分类、识别具有特殊的意义。研究高精度时频分析方法在分析目标微动特性中的作用,可以为后续目标识别提供很好的支撑。S-Method分布作为一种新型的时频分析方法,它基于短时傅里叶变换来实现,减少了分析过程中的运算量,同时能较好地解决交叉项问题。首先对弹道导弹弹头的微动模型进行建模,推导得到微动模型的理论微多普勒频率,然后采用S-Method分布对回波信号进行时频分析仿真实验,获得弹头目标章动的高精度的时间-微多普勒频率图。通过比较其在分析过程中的时频分辨率、交叉项,具体阐述S-Method分布在时频分析中的优势。因此可以将S-Method分布应用于雷达目标微多普勒分析中,分析实时变化的微多普勒频率特征。

隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患探测技术

为提升隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患综合探测效果,对隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患综合探测进行研究。首先,归纳出的最大动模量随动应变衰减公式,确定土体模量衰减程度,采用微动法获取隐伏煤矿岩溶区地面体积模量和剪切模量的转换函数,采集地下特征频率与塌陷隐患覆盖间关系,确定塌陷隐患覆盖层厚度,并从波速形态确定塌陷隐患位置;根据电阻率异常波动结果确定软土层与溶洞的分布位置,根据高密度电阻率法获取隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患位置,综合2种方法能够探测出隐伏煤矿岩溶区地面塌陷隐患。试验结果表明,该方法能够探测出研究区域中存在多个波速异常和电阻率值异常的区域,属于隐伏煤矿岩溶中塌陷隐患(岩溶发育、软土层和溶洞位置)。综合分析后,圈出易于出现塌陷的区域,针对该区域的情况,提出注浆法的改善治理措施。

综合物探方法在城市地下深埋管线探测中的应用研究

深埋管线的精细化地球物理探测一直是地下障碍物探测领域的重难点,而传统电磁类物探方法的在城市环境中的探测精度往往差强人意,受限于工程地质条件、城市复杂的电干扰环境以及探测方法的适用性等因素。结合上海地下深埋管线探测工程实例,以高密度电阻率法、微动勘探法和井中磁梯度法等综合物探技术进行了联合探测,对各方法圈定的物性异常相互对比验证,异常解释在平面位置和埋深等方面与实际管线埋设对应效果明显,为类似城市深埋管线探测提供技术参考。

基于遗传-启发算法的微动目标认知ISAR成像资源调度

认知逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)将认知雷达理论与ISAR成像技术相结合,利用目标与环境的离线先验知识及在线感知结果,提升ISAR在复杂环境下的成像能力.与传统单脉冲雷达相比较,相控阵ISAR可实现波束的快速扫描,因此具备多目标观测能力.在实际空间微动目标成像场景中,相控阵ISAR很可能存在多波束多目标情况.为实现系统效能的充分发挥,需要在系统能量、时间资源有限条件下实现成像任务有效调度.然而,面向成像任务的资源调度方法主要针对刚体目标,其约束条件及调度模型并不适用于微动目标,并且存在求解方法稳定性差、调度成功率不高等问题.此外,微动目标运动形式复杂,回波非平稳性很强,且方位缺损时难以聚焦成像.因此,迫切需要针对微动目标的特性,研究有效的ISAR资源调度和高分辨成像方法.针对上述问题,本文提出基于遗传-启发算法的微动目标认知ISAR成像资源调度方法 .该方法首先根据微动目标认知结果计算其成像所需的雷达资源及综合优先级;接着基于脉冲交错技术,在时间、能量双重约束下建立微动多目标资源调度模型.在此基础上,本文提出了基于遗传-启发算法的最优调度求解方法 .进一步,针对资源调度导致微动目标回波缺损,难以聚焦成像的问题,本文提出了基于交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的距离-瞬时多普勒(Range-Instantaneous Doppler,RID)成像方法,从而实现成功调度任务对应微动目标回波的高分辨聚焦成像.实验结果表明,相比于现有资源调度方法,本文所提方法调度结果更为稳定,调度成功率更高,并可实现回波缺损时的微动目标聚焦成像.

拧紧力矩对齿轮轴轴肩微动磨损的影响分析

针对某动力总成齿轮轴在作业过程中出现的轴肩微动磨损现象,在综合考虑材料强度界限与疲劳极限的基础上,采用有限元分析法进行了分析和计算。分析结果表明,当拧紧力矩增大50%时,齿轮轴肩与轴承内圈接触面的径向相对变形量(位移幅值)减小了65.6%,轴向相对变形量减小了72.31%;计算结果表明,适当增大拧紧力矩可以有效推迟该齿轮轴轴肩微动磨损的时间点,从而减小磨损。

典型柔性铰链的结构参数对其刚度性能影响的研究

柔性铰链是目前被广泛用于微动机器人的主要部件之一 ,其刚度性能直接影响到微动机器人的终端定位和操作精度 .由于实际需要的多样性和复杂性 ,使得其实际结构的几何尺寸不能完全满足传统理论分析的假设条件 ,因此影响到对其性能的准确分析 .本文采用有限元技术对三种典型柔性铰运动变形的力学机理进行了系统的研究 ,并与传统理论的分析结果进行了比较 ,分析了二者间产生误差的根本原因 。

神经电极-脑组织界面微动环境力学特性仿真

为了解决电极的长期寿命问题,采用有限元方法对电极-脑组织界面的微动进行静态分析和瞬态分析,基于商用电极A1x16-3-100-413进行建模,研究微动频率f和电极界面黏附状态对电极-脑组织界面力学状态的影响.结果表明,f对等效应力σ最大值有显著影响,高频率比低频率更不利于电极的长期稳定性,且存在临界值;f在20Hz左右时σ接近最大值,超过20Hz后f的影响减小;电极与脑组织之间的物理耦合度对界面力学状态有较大影响,增强电极和脑组织的黏附程度,可以有效减小微电极尖端和神经组织间的应力、应变以及分层,从而提高电极使用寿命.

基于柔顺机构的减振神经电极的设计与评估

为了提高神经电极长期稳定性,提出基于柔顺结构的新型减振神经电极的设计思路,对其柔性铰链进行建模分析,并采用有限元方法对电极-脑组织界面的微动进行静态分析和模态分析,研究了不同方向微振对电极-脑组织界面力学状态的影响,对新型减振电极与原电极的力学性能进行对比评估.结果显示,新型减振电极可以有效改善微振动环境下的应力状态：在横向微振环境下,有效降低最大应力6.64%;纵向微振环境下,有效降低最大应力4.47%;其二、三阶固有频率为3~8Hz,可避开微振的频率范围.新型减振电极可显著提高电极的减振能力,预期可有效提高电极工作寿命.

对SAR微动调制干扰效果仿真分析

鉴于微动目标成像的特点,引入了一种基于微动调制的SAR新型欺骗干扰样式,建立了信号的理论模型,分析了信号的分布特性,并结合干扰自身特点讨论了分布式干扰的工作模式。在此基础上,从战术运用的角度出发,针对微动干扰样式的特点提出了基于欺骗度的干扰效能评估指标,并结合人工决策模式得到了干扰样式优选的判决条件,该评估方法复杂程度更低,更加易于工程实现。仿真实验结果表明,基于微动调制的干扰样式不仅能够在SAR图像方位向形成虚假目标串,而且通过布站能够对地面高价值军事目标形成有效保护,是一种有效稳健的干扰方法。

基于有限元方法的凸齿镇压器运动学和动力学分析

为探索凸齿镇压器在作业过程中的运动学和动力学特性,基于验证有效性后的有限元模型,求解了凸齿镇压器外缘点运动轨迹和速度以及加速度随时间的变化规律曲线。结果表明:轮缘点所在凸齿冲击土壤的行为并未在轮缘点竖直方向速度最大时完成;凸齿镇压器轮缘外一点的绝对运动轨迹呈波动状态的余摆线形式;凸齿镇压器轮缘点在接地位置有与前进方向相反的相对滑动。

偏联系数的计算与应用研究

偏联系数是联系数的一种伴随函数,其计算过程反映出联系数的联系分量在各个微观层次上的“矛盾运动”,计算结果指示出这种“矛盾运动”的阶段性结果,是“系统宏观状态与微观趋势多层分析法”的主要数学工具。本文系统阐述常用的二元至五元联系数的偏联系数算法和若干新思路,并从智能技术创新和信息能开发利用等角度指出偏联系数算法是一种新的智能算法。