复杂地质条件下地下空间建模新方法

随着计算机运算速度不断提升以及各种商用数值软件不断发展,模拟计算复杂地质条件下的工程问题已不再困难,但符合实际地质条件的工程模型建立却仍较难实现。传统方法直接建立地质体、地下空间体,并布尔操作,最后进行网格划分建立模型。但由于地质体复杂,建模时间过长,且只能进行自由划分,使得划分后的网格极为不均匀,单元退化明显,节点单元数量偏大。为此,本文基于ANSYS前处理,提出了先建立网格化的地质体,再将地质体,地下空间体进行布尔操作,最后网格划分的新方法。相比传统方法,这种方法由于先网格化地质体,其生成的体十分规则,故能快速生成复杂地质条件下的地下空间模型,且网格均匀,节点单元数量均大幅度降低。     

深部矿井电阻率法超前探测多极偏移处理与应用

结合拟地震数据处理思想,提出多极叠加观测方式下多极三维偏移处理技术,利用多道电阻率测深数据进行拟地震记录分析,通过划分网格单元在等位球面进行电阻率值叠加,实现异常电阻率值的空间归位。实际应用表明该处理技术可以从巷道后方观测数据体中充分提取工作面前方地质体的电阻率分布特征,超前预测预报效果显著。     

地下空洞的面波探测

 利用有限元方法对Rayleigh 面波的波场特征进行数值模拟,比较不同网格长度对Rayleigh 面波频散的影响,针对20 Hz的主频震源,确定当网格划分长度为0.5 m 时可满足要求。由于Rayleigh 面波散射的时距关系为双曲线,在地面布置检波器可接收到地震信号,根据地震记录所携带的地质信息对非均匀地质体进行查找,通过数值模拟验证其有效性。以Lafayette 体育馆的空洞为例,研究表明Rayleigh 面波勘探结果与电法探测的结果吻合。通过频散数据按等效半空间法,反演得到V-H 频散曲线排列和x-H-V 速度等值线图,在勘探深度范围内,能较准确地确定地下空洞的位置。     

小波分频及其在海洋地震数据瞬时属性提取中的应用

小波变换是用伸缩和平移小波形成的小波基来分解或重构时变信号的一种信号处理方法。将小波变换运用于地震数据分析,其目的是在时频域内细致地分析地震记录的时变特性,以获得详细的有用地质体信息。针对墨西哥湾海域地震数据噪音干扰大、分辨率有限的问题,应用小波分频的方法对该海域的地震数据进行处理并提取其瞬时属性,结果表明该方法具有很好的时频分辨能力,可有效压制噪音干扰,提高地震记录的分辨率,在确定地质体分布以及识别地质体的构造特征方面,取得了理想的效果。     

基于合成地震记录的正演模拟方法在确定油藏面积中的应用

合成地震记录是石油勘探开发中的关键技术之一,是联系地震资料和测井资料的桥梁,是构造解释和岩性储层地震解释的基础。通过合成地震记录将地质层位标定到地震剖面上,在井资料与地震资料之间建立准确的对应关系。本文提出一种基于合成地震记录的正演方法,应用这一方法对地震记录对比分析可以明确地震波形的地质意义,确定含油砂层空间展布,预测圈闭的有效面积。     

三维地质界面建模关键算法研究

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法,地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。本文就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法,地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

利用合成地震记录标定火成岩层

地震、地质、岩石、测井等学科的资料都是油气勘探的基础资料,它们以不同的方式反映了地下构造与油气藏特点,然而在解决复杂的实际问题时,需要把各种资料进行综合的分析,克服上述不足,进而提高最终成果的可靠性和精度。要把钻井数据、测井资料和地震资料三者结合起来,进行构造和储层研究,通过基于合成地震记录的层位标定将三者结合起来,建立岩性、电性、物性、井旁地震道和其他地震参数之间的对应关系。合成地震记录层位标定技术作为连接地震、地质和测井工作的桥梁,在地质解释和储层精细描述中有着十分重要的作用。     

三维地质界面曲面建模关键算法

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法、地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法、地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

城市地下空间信息三维数据模型研究

系统分析了现有的三维空间数据模型的形式和特点,为城市地下空间信息基础平台空间数据模型的选择提供了甄别的依据.针对城市地下空间信息三维建模和可视化分析的特点和要求,设计了面向空间结构信息和空间属性信息建模与可视化的三维空间数据模型.对于城市地下空间几何结构信息（包括三维地质体几何结构、地下构筑物和地下管线）的建模与可视化,设计了一种基于边界表示,面向地下空间实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型;对于地下空间属性信息的建模与可视化,采用三维栅格数据结构来组织表征地质体内部物理和化学属性参数的规则体数据;并根据地质属性建模与地质结构建模的关系和要求,实现了由三维矢量模型向三维栅格模型的转换.     

用多层前馈网络进行三维储层参数反演的方法

地震反演的主要任务是依据地震资料并综合利用地质、测井等资料得到地下地层的详细信息。三维地震反演需要处理庞大的地震数据体 ,同时在反演过程中既要考虑模型和测井的约束 ,又要考虑地震在横向上的连续性。将地震反演看作是地震数据到储层参数的模糊映射 ,并利用神经网络建立了这种映射关系。针对网络收敛速度慢、学习时间长等缺陷 ,提出了一种学习率自适应调整算法。该算法使每个权都有自己的学习率 ,使网络的训练速度大幅度提高。利用该方法进行地震反演 ,抛开了褶积模型的限制 ,也无须已知地震子波。外推过程是在三维空间内进行的 ,所得的储层参数数据体保持了横向上合理自然的连续性。对该数据体进行三维可视化解释 ,可以直接描述储层的空间展布。     

基于ArcGIS的钻孔和地质体的三维可视化研究与实现

钻孔数据能够记录大量的地质实体单元原始信息.针对钻孔和地质体的基本特征及真三维建模要求,采用E-GTP模型、多层DEM-GTP模型,并结合真实的钻孔资料以及各种勘查资料,实现了基于Arc GIS的地下钻孔、三维地质体可视化建模.重点解决了隐伏于地下透镜体的三维可视化,对于实现地质勘查工作的数字化和信息化具有重要的现实意义.     

基于VTK和QT的层状地质体三维建模及可视化研究

地质体三维可视化是科学计算可视化研究领域的重要分支。如何把地下无法透视的构造信息,进行三维可视化,一直是地学领域的热点和难点之一。基于此,针对层状地质体的结构特征和三维建模方法进行了研究,在此基础上运用开源可视化工具包(VTK)和应用程序开发框架QT,完成对层状地质体的三维建模及可视化。最后结合兴城深部探测野外示范与实验基地的实际地震勘探数据,实现了对该区域的地质模型构建及立体展示。实践表明,使用VTK和QT作为层状地质体三维可视化的开发工具是可行的,完成了该区域6个地层地质体三维建模以及结合地震数据的综合三维可视化。     

用边界积分方程法对地下目标体基本定位

利用边界积分方程数值模拟法研究了均匀半空间 (地下 )多个三维体条件下的地表视电阻率响应 .此外 ,在微分测深、温纳尔测深及耦极 耦极测深装置下 ,分析了三维地质体的地表视电阻率响应及异常形态与地质体几何参数的对应关系 .通过数值模拟得出了地面各类装置的测深资料特征与地下 (电性 )不均匀体几何参数的基本对应规律以及进行空间定位的方法 ,为目标体成像奠定了基础     

综合超前地质预报技术在隧道浅埋段中的应用

赋存在地下的岩土体受到的应力、温度、构造、地震等作用,导致介质复杂多变,物探解译具有多解性,采用单一的探测手段对地下岩土体展开探测,有许多局限性.为提高探测的精度和准确度,以地质勘察资料为基础、地表地质调查和地质雷达相结合的综合超前地质预报对漆树坪隧道掌子面前方的不良地质体展开探测,实践证明该方法有效可行.     

用多层前馈网络进行三维储层参数反演的方法

地震反演的主要任务是依据地震资料并综合利用地质、测井等资料得到地下地层的详细信息。三维地震反演需要处理庞大的地震数据体，同时在反演过程中既要考虑模型和测井的约束，又要考虑地震在横向上的连续性。将地震反演看作是地震数据到储层参数的模糊映射，并利用神经网络建立了这种映射关系。针对网络收敛速度慢、学习时间长等缺陷，提出了一种学习率自适应调整算法。该算法使每个权都有自己的学习率，使网络的训练速度大幅度提高。利用该方法进行地震反演，抛开了褶积模型的限制，也无须已知地震子波。外推过程是在三维空间内进行的，所得的储层参数数据体保持了横向上合理自然的连续性。对该数据体进行三维可视化解释，可以直接描述储层的空间展布。     

地下水对城市地下空间开发的制约及机理

国土空间资源和城镇化用地需求矛盾日益突出,城市地下空间开发是解决上述矛盾的有效途径.然而,城市地下空间建设及运营过程中将改变地下三相介质(固-液-气)的平衡状态,造成一系列工程、环境及生态问题.地下水是地质体中能量传输和物质迁移的载体,是引起岩土体性质、地下水化学组分及水动力条件变化的关键因素.因此,以地下水为主线,总结并阐述了8种城市地下空间开发及运营过程中可能引发的与地下水相关的工程、环境及生态问题:地下水水压、浮力、地表变形及沉降、特殊岩土体性能劣化、地下结构腐蚀、地震震害、地下水污染及城市热岛效应.由于目前研究地下水与城市地下空间(特别是深部地下空间)相互作用的机理及实际案例很少,导致对地下水系统变化造成的相关问题的机理认识有限.提出了5个方面的研究建议:加强对城市地下空间建设及运营过程中的体系化监测;研究地下水系统变化对岩土体物性影响;研究地下水系统变化对地层中有毒元素由深部向浅部垂向运移机理;研究多场耦合作用下城市地下空间开发与地质环境相互作用及长期影响;研究地下水水位变化对基础抗浮设计的影响.     

三维地震勘探成果浅析淮南某煤矿地质构造

为了矿井规划、设计、生产需要,查明该区煤层赋存形态及构造发育情况,提供可靠的地质资料,进行三维地震勘探。利用钻孔对各主要反射波进行标定,结合人工合成地震记录确定各反射波组与地质层位的对应关系,然后从中找出各反射波的动力学特征,通过对数据体的连续追踪,辅助以方差体的解释手段,查明了区内煤系地层形态及构造格局。构造格局展布特征与区域构造演化规律趋势吻合。为采区开拓设计提供了可靠的地震地质成果。     

MP算法在地震波阻抗反演中的应用

当孔隙中充填油气后,波阻抗相对较低,准确反演地下地质体波阻抗信息可在一定程度上为油气检测提供依据。利用基于雷克子波原子库的匹配追踪(MP)算法对地震信号进行稀疏分解,进而可实现对地下地质体的高精度波阻抗反演。模型试算表明,MP算法可以用于地震信号的稀疏分解,且两层间厚度λ/4调谐时,仍可大体反映层位及系数的相对大小关系。通过对实际地震资料的计算表明,该算法也适用于实际资料,且与实钻情况吻合。     

北京大学道路地震学观测台阵设计及数据特点

2018年4—5月, 在河北省容城县进行前后两期道路地震学密集台阵观测。观测仪器包括200多个短周期地震仪和 22个甚宽频带地震仪。观测台阵跨越高铁、普通铁路、高速公路及普通道路。通过一致性检验和远震波形对短周期地震仪进行台站时钟校正, 获得近50万条高铁地震记录。这些地震记录可用于研究高铁或其他道路震源及波场特征, 进行浅层及深层地下结构4D成像, 为道路安全、地震预测、环境监测、资源和能源探测、地下空间开发利用以及智慧城市建设服务。     

浅层地震反射波法在工程预选厂址中的应用

浅层地震反射波法在基岩面和地下构造勘探、地下空洞和不良地质体探测等方面,具有十分显著的应用效果。能为公路、机场、高层建筑等工程选址提供可行性研究和工程规划的基础资料,是一种科学而经济的技术手段。本文以某工程预选址工程为例,详细叙述浅层地震反射波法进行工程勘察的方法和技术在实际应用中的良好效果。