高密度电阻率法在近地表隐伏断层检测中的应用

隐伏断层对于道路、地基等具有重大威胁,高密度电阻率法是以地层之间电阻率差异为基础的探测地下构造和电性异常体的一种间接性的地球物理方法,近年来,在近地表探测隐伏断层方面应用广泛。基于此,首先对断层模型进行正演模拟,研究了断层模型的响应规律,然后以山西某段公路隐伏断层检测为例,简要介绍了高密度电阻率法的基本原理以及常用的两种施工装置,即温纳四极装置(α)和单边三极装置,分析了两种施工装置的优缺点,以实测视电阻率剖面图和反演视电阻率剖面图进行对比研究,揭示了反演结果的优势,并在反演结果的基础上进行背景电阻率值的剔除,在断层产状判断及其影响区域划分上进行定量解释,验证了高密度电阻率法探测近地表隐伏断层的可行性,为后续施工提供了可靠的地质资料。     

高密度电法探测煤火的正演模拟研究

通过建立煤火的地电模型,采用有限差分法分别对温纳装置进行正演模拟,得到模型的视电阻率断面数据。在对数据加入5%噪声后反演得到视电阻率拟断面图。反演结果表明:火区燃烧中心、烧空区和松散冒落带在反演视电阻率拟断面图上均反映出了异常且与模型相吻合。验证了高密度电法探测煤火的有效性和准确性。因此,高密度电法以其高精度、大信息量的优势,在煤火探测领域必将取得很好的效果。     

霍林河水库渗漏探测试验研究

高密度电法是常用的物探方法,在水库大坝探测方面也经常用到.文中介绍了高密度电法的原理和反演分析方法,采用高密度电法对霍林河水库大坝渗漏情况进行了探测试验,采用"单极-单极"阵列方式分别对大坝的4个断面进行了渗漏探测试验,并结合实测资料分析大坝渗漏原因.试验结果表明:高密度电法有效地探测了霍林河水库大坝渗漏情况,检验了防渗处理的效果,为大坝防渗加固提供了依据,也进一步验证了高密度电法在水库渗漏探测中具有较好的效果.     

安徽铜陵舒家店铜矿三维音频大地电磁探测研究

利用音频大地电磁法,对安徽省铜陵矿集区舒家店斑岩型铜矿床进行三维探测研究。对经过预处理的实测AMT数据利用相位张量进行维性分析;通过挑选适当的测点和频域数据,设计合理的参数,利用WSINV3DMT程序进行实测AMT数据3D反演,得到舒家店铜矿床的3D电性模型;利用模型响应与实测AMT数据的拟合对比对反演结果进行评价;利用不同深度、不同方向的空间切片讨论3D反演模型的电性结构特征。研究结果表明:该区深部2D/3D构造特征明显;所选反演模型整体精度较高,仅部分局部精度低;深部与代表岩体的高阻体相间共存的低阻体异常极可能是蚀变岩体或直接是矿体的反映。     

高密度电阻率法异常旁侧效应的认识与探讨

随着高密度电阻率法的广泛应用,当前以二维反演为主的资料解释方法中,经常会遇到旁侧效应解释问题.在三维高密度电法应用水平不高的当下,研究清楚二维高密度电法在勘探过程中旁侧效应的响应机制,会使二维高密度电法的测试结果更为准确,同时得到更广泛的应用.作者通过Res3dmod正演软件建模,利用Res3dinv反演软件获取反演数据结果,研究低阻地质体对测量结果的影响,抽取切片数据结果与二维反演软件Res2dinv处理得到的实例结果做对比,讨探旁侧效应的响应机制和一般规律,最后得出地质体旁侧效应的几点认识和相关应用体会.     

过墙壁探测:层状介质中二维层析成像模拟

开发了一种基于对比源反演(CSI)算法的二维非线性逆散射技术,对层状介质中的二维物体进行层析成像并用其模拟过墙壁探测.对一些复杂模型的反演结果说明了CSI算法的有效性和进行过墙壁探测的可行性.数值模拟结果表明,在观测受到限制的情况下通过对多种频率的数据进行反演仍可以精确重构被探测目标的位置、形状及电参数.     

过墙壁探测:层状介质中二维层析成像模拟

开发了一种基于对比源反演（CSI）算法的二维非线性逆散射技术，对层状介质中的二维物体进行层析成像并用其模拟过墙壁探测。对一些复杂模型的反演结果说明了CSI算法的有效性和进行过墙壁探测的可行性。数值模拟结果表明，在观测受到限制的情况下通过对多种频率的数据进行反演仍可以精确重构被探测目标的位置、形状及电参数。     

高密度电法在探测煤矿采空区赋水情况的应用研究

简述了高密度电法勘探技术的基本原理以及在应用中应注意的关键技术问题及其处理方法。通过布置在地面的所有电极对地层进行电阻率采集,然后在二维电阻率反演软件中得到二维电阻率断面图。最后运用RViewe反演软件得到电阻率的三维栅栏图。三维反演解释结果客观地反映了采空区的范围以及隐伏水源空间位置,为矿井防治水工程提供了准确信息。通过在某矿的应用实例,说明高密度电法三维成像技术在煤矿采空区探测领域中具有较好的探测效果。     

FLAC 3D数值模拟在地基沉降计算中的应用

首先引出目前地基沉降计算的方法,在众多的实用计算方法中主要介绍了弦线模量法;同时,介绍了有限差分法计算软件FLAC 3D以及该软件在计算地基沉降时的步骤,得到直观的沉降云图.通过对一个实际工程的计算对比,发现FLAC 3D和弦线模量法这两种方法计算得到的地基沉降量结果之间的误差不到1mm,满足地基设计的要求,且FLAC3D有限差分法计算地基沉降量具有较好的准确性、直观性和简便性.对类似工程有一定的推广价值,是一种值得进一步研究和利用的方法.     

三维并行高密度电法在六国化工磷石膏堆场场地勘察中的应用

工程项目实施前,确定工区地下空间分布详情是不可缺少的工作内容。三维高密度电法观测系统的布设难度大,使用常规电法仪进行采集耗时较长,在真实复杂地质条件下,应用难度大。利用并行电法采集技术,可以达到高效采集数据的目的。为准确查明某磷石膏堆场下部及周边可能形成渗漏管道的区域的三维形态,结合实际地质情况,采用并行电法进行数据采集,获取测区内真三维观测系统下的三维电法勘探数据体,然后对数据进行带地形三维反演处理和解释。结果表明：三维并行高密度电法探测场地地下空间分布具有一定的有效性和准确性。本次现场探测共圈定了5个异常区。与钻孔揭露资料吻合,为后期指导防渗帷幕施工提供准确依据     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表"理论合成数据"来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

油浸式变压器微型仿生鱼全局路径规划策略

为有效检测大型变压器内部的故障位置和故障类型,通过利用微型仿生鱼对变压器内部进行视觉观测,可较直观的检查变压器内部故障。微型仿生鱼在检测过程中的路径规划是仿生鱼任务完成的关键。针对变压器内部复杂的三维空间,本文提出了基于人工势场法和蚁群算法的三维全局路径规划策略,并利用LABVIEW对变压器微型仿生鱼的三维全局路径规划结果进行了仿真分析。分析结果表明：当引入了人工势场法的相关机理,蚁群算法将不再盲目进行搜索,而是优先选取人工势场合力方向的临近栅格点,提高了算法搜索速度和全局寻优能力。基于人工势场法和蚁群算法的三维全局路径规划策略对微型仿生鱼进行了有效路径规划,具有较好的实用性,这对后续变压器微型仿生鱼样机的控制提供了重要参考。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表“理论合成数据”来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

An approach to 3D NURBS modeling of complex fault network considering its historic tectonics

Fault disposal is a research area that presents difficulties in 3D geological modeling and visualization. In this paper, we propose an integrated approach to reconstructing a complex fault network (CFN). Based on the non-uniform rational B-spline (NURBS) techniques, fault surface was constructed, reflecting the regulation of its spatial tendency, and correlative surfaces were enclosed to form a fault body model. Based on these models and considering their historic tectonics, a method was put forward to settle the 3D modeling problem when the intersection of two faults in CFN induced the change of their relative positions. First, according to the relationships of intersection obtained from geological interpretation, we introduced the topological sort to determine the order of fault body construction and rebuilt fault bodies in terms of the order; then, with the disposal method of two intersectant faults in 3D modeling and applying the Boolean operation, we investigated the characteristic of faults at the intersectant part. An example of its application in hydropower engineering project was proposed. Its results show that this modeling approach can increase the computing efficiency while less computer memory is required, and it can also factually and objectively reproduce the CFN in the engineering region, which establishes a theoretical basis for 3D modeling and analysis of complex engineering geology.     

基于GTP的断层三维交互建模方法

在总结分析现有断层建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱(GTP)的断层三维交互建模方法(岩柱体分区RPBP建模法).该方法以钻孔数据为建模主体数据源,主要步骤包括:根据钻孔孔口数据点与断层露头约束,按约束Delaunay法则生成地表不规则三角网(CD-TIN);判断地质体内断层的类型及断层构模的优先级顺序,建立岩柱体界限三角形;以界限三角形为依据建立断层实体模型.软件实验表明,该方法能便捷可靠地实现包括正、逆断层及其相互切割的各类复杂断层系的三维交互建模.     

利用高密度电法勘探盐边县格萨拉巨型滑坡堆积体

探讨盐边县格萨拉巨型滑坡堆积体的滑动面的位置和形态并分析滑坡稳定性进而为拟建高速公路路线设计提供有效的建议。采用高密度电法作为初步勘察阶段的滑坡勘探手段,建立不同采集装置的滑坡正演模型进行数值分析,初步了解拟勘探滑坡的视电阻率拟断面图并确定采集装置类型,结合地质调查结果,确定主要的反演参数,并根据反演结果修正正演模型进行对比判别。结果表明研究所用的反演参数效果较好,正演模型修正之后的视电阻率剖面与反演结果相匹配,使反演解译成果能够较好地反应出真实滑动面的位置和形态,且通过钻探得到了验证,计算结果表明该滑坡处于不稳定状态。最终,拟建高速公路的选线设计采纳了研究成果,对该巨型滑坡堆积体采取绕避措施,说明高速公路初步勘察阶段采用高密度电法作为巨型滑坡堆积体滑动面勘察的地球物理勘探手段是经济且高效的。     

基于主成分分析法的变风量空调系统传感器故障诊断

在已经建立的建筑空调系统仿真器的基础上，针对变风量（VAV）空调系统的传感器故障，提出一种基于主成分分析（PCA）和法则相结合的传感器故障诊断方法。建立了PCA模型，将由传感器测量值所组成的测量空间分解为主成分和残差两个子空间，进行故障检测后再由基于法则的策略进行故障重构。仿真试验表明，该方法不仅能够准确地检测并隔离传感器故障，而且可以初步地进行故障重构，为进一步研究传感器的故障诊断提供了必要的基础。     

山西晋祠泉复流——地球物理应用研究

1994年晋祠泉断流后,广大人民群众热切期盼千古名泉能早日重现昔日风采,晋祠泉复流工程由此提上议程,明仙沟位于晋祠泉西北侧,是复流工程最重要的研究区之一。地球物理方法在查明主要渗漏段含水层岩性、分布范围、埋藏深度及富水地段,探测基岩埋藏深度及基岩面起伏形态,寻找地下隐伏地质构造和破碎带,评估主要渗漏区的岩溶发育情况、地下水运移方向、渗漏补给性能等方面能提供非常有价值的信息。音频大地电磁法在探测明仙沟深大断裂结构特征、基底构造及其影响范围等方面取得了良好的效果;高密度电法推断了明仙沟150 m以浅的次级断裂发育情况、地下水水位、基岩面起伏形状以及岩溶的发育情况;充电法查明了仙沟地下水流向和流速,推断明仙沟与晋祠泉的水力联系;音频大地电磁法与高密度电法反演所得电阻率断面图显示的主要断裂构造与该区1∶50 000地质图较好吻合,边山断裂响应明显且对边山断裂位置和倾向刻画清晰。地球物理方法综合解释表明明仙沟与晋祠泉之间存在较好的水力联系,为该区生态补水工程选址提供了地球物理依据,认为明仙沟是晋祠泉比较适宜的近源补给区,且蓄水坝应该尽量修建在明仙沟的距离沟口远的深部。     

浅层断层探测技术及工程应用

浅层断层探测是工程场地地震安全性评价的现场工作内容之一,其主要目的是查明地表附近断层的空间展布特征和最新活动时代,为地震危险性评价、工程避让或采取抗断措施等提供依据。浅层断层探测常用的方法有浅层地震反射波法、浅层地震折射波法、探地雷达法、高密度电法、地球化学法等。结合各探测方法的原理,分析了各探测方法在适用介质条件、探测深度、探测分辨率等方面的特点,进行了实际工程应用验证。根据各探测方法的特点,给出了不同场地类型条件下的浅层断层探测的优选方法及方法组合方案;并在实际工作中取得了良好的应用效果。