基于有限单元法的激电参数正演数值模拟

通过利用有限单元法模拟频率域激电法中的重要参数幅频率Fs和相频率Фs,研究Fs、Фs在三维地电条件下的激电响应特征。首先,在有限元方法中,使用六面体和四面体相结合的剖分单元,对大地模型进行离散,通过计算不同频率下的Cole—Cole模型复电阻率响应,替换模型中的体极化模型,最后模拟得到了频率域激电法中的主要参数。通过对比分析,证明了该方法程序简便、准确,也证明了相频率参数可作为一种有效区分时间常数不同的极化体方法。     

三维地形大地电磁场的边界元模拟方法

提出了一种用边界元法计算大地电磁场三维地形影响的数值模拟方法.首先用矢量积分理论和电磁场边界条件, 将上半空间(空气)和下半空间(地下介质)两个区域电磁场边值问题变为仅对地形界面的两个矢量面积分方程, 其中一个计算磁场, 称磁场方程; 另一个计算电场, 称电场方程.然后将对地形界面的积分剖分为一系列的三角单元积分.在三角单元积分中, 假设单元中电磁场为水平均匀大地空间电磁场与地形影响的迭加, 并假设地形影响为常项, 这样既保证了计算精度又使得计算方法简便.通过分解和计算, 每一个矢量面积分方程分解为对应3个坐标方向的3个常量线性方程, 这些线性方程组成了对角占优的线性方程组, 可用SSOR方法求解.文中给出了2个三维地形上大地电磁视电阻率曲线的计算结果.      

磁性源激发极化可行性讨论

多年来很多学者开展了复电阻率电磁场正演模拟研究,然而大多数都是针对电性源进行的。鉴于此,这里采用体积分方程法进行了磁源激发条件下的复电阻率三维正演模拟。通过分析正演结果,得出了磁源激发极化法可行的结论,且磁场响应是由电磁感应和激电效应共同产生的,并引入磁荷概念总结了这两种效应的电磁响应规律。     

基于电偶源的体积分方程法三维电磁反演

利用体积分方程对电偶源激发时均匀导电半空间频率域三维电磁场进行正反演计算。计算中参考Eaton等提出的方法将雅可比矩阵分为线性和非线性偏微分项求解,然后利用阻尼最小二乘技术进行最优化迭代拟合。这种反演方法具有更广的适用范围和更高的计算精度,能够准确、稳定地得到较高分辨率的地下三维异常体电阻率分布图像。     

海洋可控源电磁场视电阻率计算方法

这里提出了一种计算海洋可控源电磁场视电阻率的方法,分析了水平电场分量振幅与视电阻率之间的关系,并介绍了海洋可控源电磁场视电阻率解释方法的原理。利用1D模型和2D模型海洋可控源电磁场响应计算了视电阻率,验证了视电阻率解释方法的有效性,为海洋可控源电磁资料定性解释提供了一种新的方法。     

起伏地形条件下二维大地电磁各向异性正演

在大地电磁资料处理和解释中,大地电磁的各向异性正演一直是国内、外研究的前沿课题。这里首先从麦克斯韦方程组出发,得出各向异性介质二维大地电磁场的边值问题以及等价的变分问题,进而对计算区域进行完全非结构化三角形剖分,在单元内采用线性插值,将变分方程转化成线性方程组,求解出有限单元法数值解,获得各向异性介质下的电磁场值。讨论了电性主轴与笛卡尔坐标轴之间的夹角以及地形的起伏变化对视电阻率和相位值的影响,结果表明:起伏地形条件下,TE和TM两种极化模式的视电阻率和相位值都会受到影响,且TM模式受地形影响较大;由于介质的各向异性,视电阻率和相位断面图出现明显不同于各向同性的形态,导致横向分界面模糊。     

基于积分方程法的任意形状源多次激发三维电磁场反演

利用积分方程和阻尼最小二乘法,对任意形状源多个位置激发下三维异常体的电磁场进行了反演计算。计算中将任意形状源条件下多组激发点和接收点的电磁场数据统一考虑,求出了此种条件下的雅克比矩阵,反演得到了地下异常体的电阻率分布。模型试算结果表明,反演收敛速度快,对初值依赖性小,结果准确可靠。     

三维大地电磁响应各向异性特征研究

大地电磁法是岩石圈深部结构探测的重要方法之一,现阶段大地电磁的数据处理多是基于电导率各向同性理论,当地下介质存在电导率各向异性时会对解释结果带来较大偏差。因此,发展三维大地电磁各向异性正演算法,并研究各向异性参数对于大地电磁响应的影响有重要意义。这里推导了各向异性介质中二次电磁场的变分方程,并利用三维非结构矢量有限元法进行求解,通过与COMMEMI等已有模型的计算结果对比,验证了该算法的正确性。在此基础上,进一步通过垂直板状体和球体模型,详细讨论了各向异性参数对视电阻率的影响。结果表明,与之前的认识不同,视电阻率形态的旋转现象并不能准确反映各向异性参数走向角的大小,其还与水平各向异性系数的大小有关。     

层状大地频率域接地单电极激发的电磁场

为探讨单电极在层状大地模型上激发的电磁场形成的异常形态,给出了频率域单电极电流源在层状大地上激发的电磁场表达式。采用数字滤波算法计算了频率域单电极电流源在层状大地上激发的电磁场。结果表明,单电极电流源激发的电场形态简单,能够很好地反应地电结构,磁场形态复杂;采用电磁场定义的视电阻率,在二层模型上,曲线在高频、大收发距时,趋于第一层的电阻率,在低频、大收发距时,趋于第二层的电阻率。     

二维电阻率倾斜各向异性对海洋可控源电磁场响应的影响

地下介质的电阻率常常表现为各向异性,海底褶皱带、逆冲断层带和倾斜层状沉积序列等地质构造可能形成宏观电阻率倾斜各向异性。这里采用规则矩形网格剖分有限元法,实现了二维电阻率倾斜各向异性海洋可控源电磁(CSEM)正演算法,模拟了二维电阻率倾斜各向异性模型海洋可控源电磁场响应。模型计算结果表明,电阻率倾斜各向异性围岩对含有海底高阻薄层的海洋可控源电磁响应产生严重畸变影响。因此,在海洋电磁资料解释中,电阻率倾斜各向异性的影响应该得到重视,忽略该影响将可能会导致数据解释错误。     

求地下极化体真柯尔-柯尔参数的研究

对求地下极化体真柯尔-柯尔参数的方法进行了研究。研究表明:诺模图校正法只在已知大地的电阻率分布并且极化体的电阻率与围岩接近时才可以使用;在大地电阻率分布未知的情况下,用反演单个测点视谱的方法不可能求得极化体的真柯尔-柯尔参数;对一些简单的大地模型可以用联合反演2个或多个测点视谱的方法求极化体的真柯尔-柯尔参数;先求大地模型的电阻率分布,再对单个测点的视谱进行反演也可能是1种求真柯尔-柯尔参数的合适的方法。     

直流电法在水文地质勘查中的应用研究

直流电法主要有电阻率法（联合剖面法和电测深法）和充电法,广泛应用于工程地质和水文地质勘察中,如地基勘察,水库涌水处理,矿山岩溶水测量等。直流电法能有效地圈定含水体的位置,确定其产状,特别是选择的方法组合应用效果更佳,为工程水文地质提供准确的资料。     

直流激发极化法中的视电阻率参数及二次场采样

目前的直流激发极化法仪器,一次场采集于供电方波的末端时间,包含了被激发形成的二次场,在高极化率地质体上,仪器反映的视电阻率将削弱其低阻特性或放大高阻特性。以甘肃北山地区某铜铁矿测量为例,说明在野外工作中,做适当的数据处理,可降低这种影响。     

全空间中空腔内壁点电源场电位的边界元算法及其应用

本文应用边界元数值计算法对全空间中空腔内壁点电源场的电位求解。并将其有效地应用于井下电阻率法三维模拟计算中，从理论上给出了巷道电阻率法中正常背景场与异常场的某些基本规律以及实际资料解释中所需注意的问题。     

水平电偶源r方向电场值应用的理论研究

根据准静态极限条件下,水平电偶极源在均匀半空间表面产生的r方向电场分量E r表达式,分别在一维和三维条件下,对E r进行数值模拟并迭代计算出相应视电阻率,讨论E r的观测范围和应用优势。在一维条件下,通过对四种典型层状模型(两层D、G,三层H、K)的数值计算,并与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:E r比E x受测量方位的影响更小;在三维条件下,选取均匀半空间存在异常体的模型,采用积分方程法对E r进行数值计算,与相同条件下的E x视电阻率进行对比,结果表明:当均匀半空间存在低阻异常体时,E r对低阻体y方向边界的反应比E x效果较好。     

几种梯度场计算的数值算法及其地学应用

梯度作为标量场在空间上最重要的微观变化特征,能较好地反映其在空间上的变化趋势。本文介绍了中心差分算子、相邻梯度因子和Sobel梯度算子三种梯度数值算法。以点电荷在三维空间中产生的电势场构造了一标量场,通过理论公式求解了其梯度值,并将理论梯度值与三种数值算法的结果进行了对比与统计分析,验证了三种梯度数值算法的有效性和适用性。结果表明,排除场源的影响后,Sobel梯度算子相较其它两种数值算法更逼近于理论梯度值。最后,利用Sobel梯度算子求取了某铜矿区可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维视电阻率场的梯度场,用梯度场刻画了视电阻率在空间上的变化趋势,提高了对三维地下空间的电性分布规律和地质情况的认识。     

电法勘探在查明岩体接触带产状中的应用

本文根据室内模拟实验和野外已知矿点的接触带上的测量结果,阐述了应用不同供电极距的电剖面法和电测深法解决了连山关岩体南部接触带的产状,圈出了找矿的有利地段。经钻孔验证,效果很好。     

双巷三维并行电法数值及物理模型试验研究

电法勘探是一种以研究地下探测目标体与周围介质之间的电性差异的地球物理探测方法,通常采用的二维电法勘探只能得到一条垂直于测线的视电阻率剖面,如果不能确定测线位置正好在异常体的正上方,这时就难给出较准确的结论。三维电阻率法采集数据量大,可获得三维电性数据体,而且可方便地根据需要实现水平及垂直切片,有着二维电法探测不能比拟的优点,实现对目标体的准确定位及全面透视。通过对构建的三维地质模型体进行数值模拟和物理模拟,表明双巷并行三维电法对地质异常体可以进行有效的探查并获得良好的探测效果。     

矿井层测深三维地电体异常规律研究

依据电磁场理论，构建地电模型，利用有限差分对矿井三维地电异常体进行数值模拟，得到异常体在电阻率不同、至巷道距离不同、及测点不同情况下的层测深曲线，并对其分布规律进行分析研究。通过模拟矿井三维地质异常体地电异常响应特征，并与井下实测层测深曲线对比和分析，论证了矿井三维地电体数值模拟的正确性。     

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。