基于混合正则化的最小二乘三维电阻率反演成像 被引量：8

1

作者 尹洪东 杨怀章 +1 位作者 薛亚茹 刘得军 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期72-81,共10页

基于经典Tikhonov正则化(classical Tikhonov regularization)的最小二乘反演是三维电阻率反演的主要方法。对于电阻率分片连续的地质体,由于光滑反演解的光滑性使得目标区域与背景区域间边界模糊,不能很好地体现异常体的形态信息和位... 基于经典Tikhonov正则化(classical Tikhonov regularization)的最小二乘反演是三维电阻率反演的主要方法。对于电阻率分片连续的地质体,由于光滑反演解的光滑性使得目标区域与背景区域间边界模糊,不能很好地体现异常体的形态信息和位置信息,成像效果不好。将总变分正则化(total variation regularization)与经典Tikhonov正则化结合,提出混合正则化反演方法,通过模型分析比较经典Tikhonov正则化、TV正则化、混合正则化在反演结果上的不同,证明了引入混合正则化约束的最小二乘反演既保持了经典Tikhonov正则化方法解的稳定性,又具有TV正则化方法解的保边缘性,有效地改善了三维电阻率成像效果。最后将混合正则化的反演方法应用到实际工程,验证了该方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 TV正则化 经典Tikhonov正则化 混合正则化 三维电阻率反演

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基于并行改进遗传算法的三维电阻率反演方法 被引量：4

2

作者 刘斌 王传武 +3 位作者 杨为民 李术才 聂利超 宋杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1252-1261,共10页

计算效率极低是阻碍遗传算法用于三维电阻率反演的瓶颈,使得很多对改善反演效果和搜索质量有利但又很耗时的改进方法无法应用到遗传算法中。针对上述问题,基于遗传算法天然的并行计算特性,提出了新的多重主从并行计算策略及其算法。提... 计算效率极低是阻碍遗传算法用于三维电阻率反演的瓶颈,使得很多对改善反演效果和搜索质量有利但又很耗时的改进方法无法应用到遗传算法中。针对上述问题,基于遗传算法天然的并行计算特性,提出了新的多重主从并行计算策略及其算法。提出了初始群体的严格均布产生方法,以提高初始群体接近最优解的概率;提出了基于交叉个体适应度差异的比例随机算术交叉算法,以保证优良个体的遗传竞争优势;建立了混合变异算法,将传统的随机变异算法与线性反演中确定性搜索优化算法相结合,即保持了变异的随机性又控制了优化方向。最后将并行改进遗传算法用于合成算例和实际应用案例中,发现并行改进遗传算法的计算效率显著提高,且在寻找最优解、压制假异常、提高反演效果方面具有明显优势,为实际工程中电阻率探测的三维成像提供了有效途径。 展开更多

关键词 三维电阻率反演成像 并行改进遗传算法 多重主从并行算法 比例随机交叉算法 混合变异算法

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煤矿井下含/导水构造三维电阻率反演成像技术 被引量：24

3

作者 鲁晶津 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期687-695,共9页

为了实现煤矿井下含/导水构造的立体解释,预防和减少矿井水害的发生,开展了煤矿井下三维电阻率反演成像技术研究。应用全空间三维电阻率反演软件,建立含/导水构造模型并对其正演结果进行反演成像,对比分析了不同观测系统、数据采集密度... 为了实现煤矿井下含/导水构造的立体解释,预防和减少矿井水害的发生,开展了煤矿井下三维电阻率反演成像技术研究。应用全空间三维电阻率反演软件,建立含/导水构造模型并对其正演结果进行反演成像,对比分析了不同观测系统、数据采集密度、模型参数和噪音水平下的反演结果,并进行了复杂模型三维反演成像。结果表明,多巷道透视观测系统具有更高反演分辨率;当发射极距大于异常体尺寸而接收极距小于异常体尺寸时,可在较低数据采集密度下保持较高反演分辨率;反演所得电阻率值是模型尺寸、电阻率、埋深、水平位置及围岩电阻率等参数的综合反映;巷道空间影响等价约2%的噪声干扰,反演结果具有较强抗噪能力;可根据反演成像结果识别多个异常体并判断各异常立体展布范围,尽管尚难以准确圈定异常边界,但可采用电阻率等值面进行异常提取。 展开更多

关键词 含/导水构造 三维电阻率反演成像 多巷道透视 分辨率 立体展布范围 异常提取

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基于自适应加权光滑约束与PCG算法的三维电阻率探测反演成像 被引量：11

4

作者 刘斌 李术才 +5 位作者 聂利超 李利平 刘征宇 宋杰 隋斌 周宗青 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1646-1653,共8页

三维电阻率探测在实际工程中日益受到重视,但存在着深部分辨率低、反演效率低等关键问题,严重制约了三维电阻率探测技术的应用和推广。针对深部分辨率低的问题,提出了一种随三维模型网格尺寸自适应调整的加权光滑约束,改善了深部网格的... 三维电阻率探测在实际工程中日益受到重视,但存在着深部分辨率低、反演效率低等关键问题,严重制约了三维电阻率探测技术的应用和推广。针对深部分辨率低的问题,提出了一种随三维模型网格尺寸自适应调整的加权光滑约束,改善了深部网格的电阻率差异容许程度,实现了对不同深度网格约束的差异化加权处理,有效的提高了深部反演的分辨率和成像效果。针对反演计算耗时长、效率低的问题,基于预条件共轭梯度法求解快速稳定的优势,提出了三维电阻率快速稳定反演成像算法。在该算法中,将雅可比迭代中的对角阵作为预条件矩阵,其具有求逆方便、无需内存空间的特点,显著加快了收敛速度。最后,利用合成算例和隧道导水裂隙探测的工程实例验证了上述反演方法的可行性与有效性,表明借助于自适应调整加权光滑约束和预条件共轭梯度算法,有效的提高了深部分辨率和计算效率,显著改善了反演效果。 展开更多

关键词 三维电阻率反演 自适应加权光滑约束 深部分辨率 预条件共轭梯度算法 导水裂隙探测

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隧道三维电阻率E-SCAN超前探测反演与优化方法研究 被引量：8

5

作者 王传武 李术才 +4 位作者 聂利超 刘斌 郭谦 任玉晓 刘海东 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期218-227,共10页

超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节,将地面三维电阻率E-SCAN观测模式引入到隧道超前预报中,其中供电与采集电极都布置在隧道掌子面,可有效降低旁侧干扰因素的影响,提出了基于三维电阻率E-SCAN的隧道超前探测新型观测模式。建立了... 超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节,将地面三维电阻率E-SCAN观测模式引入到隧道超前预报中,其中供电与采集电极都布置在隧道掌子面,可有效降低旁侧干扰因素的影响,提出了基于三维电阻率E-SCAN的隧道超前探测新型观测模式。建立了隧道三维电阻率E-SCAN超前探测地电模型,获得了敏感度矩阵分布特征:矩阵元素数值较小且相差悬殊;元素绝对值随深度衰减迅速;靠近供电与采集电极位置元素绝对值较高。为改善反演的深度定位问题,对敏感度矩阵中元素施加不同大小的增益因子,对原有敏感度矩阵中高值元素进行抑制,对低值元素进行增益,形成了基于敏感度增益因子的隧道三维电阻率E-SCAN超前探测反演优化方法,在理论上可以提高异常体的深度定位精度。开展数值算例与物理模型试验研究,结果表明在隧道三维电阻率E-SCAN超前探测中,相较于常规光滑约束反演,反演优化方法在异常体的深度定位精度方面具有明显优势。 展开更多

关键词 隧道超前预报 三维电阻率反演 E-SCAN 敏感度矩阵 光滑约束权重 增益优化

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三维电阻率层析成像技术研究 被引量：1

6

作者 林江涛 聂欣 《北方交通》 2008年第1期59-61,共3页

电阻率层析成像技术兼顾了电剖面法横向分辨率高和电测深法纵向分辨率高的优点,因而倍受工程界的重视,目前已初步实现了2维、6维数值计算和实际资料处理,而3维模型的应用研究尚处于探索阶段,属于国内外的前沿研究课题。

关键词 电阻率层析成像 三维电阻率正演 三维电阻率反演 有限元法 逐层反演

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矿井直流电透视底板探测及三维反演解释 被引量：5

7

作者 李毛飞 刘树才 +2 位作者 姜志海 苏本玉 陈爽爽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2708-2721,共14页

煤炭安全高效开采乃至智能开采对查明煤层围岩地质条件的精细程度要求越来越高,然而目前常用的矿井直流电透视法在探测范围、能力方面还没有完全了解,制约了该方法的应用效果。为实现矿井直流电透视技术的精细探测,通过数值模拟和实测... 煤炭安全高效开采乃至智能开采对查明煤层围岩地质条件的精细程度要求越来越高,然而目前常用的矿井直流电透视法在探测范围、能力方面还没有完全了解,制约了该方法的应用效果。为实现矿井直流电透视技术的精细探测,通过数值模拟和实测数据研究,分析了不同形状、不同电性、不同空间位置的地质体在电透视电位差曲线、视电阻率曲线中的表现形态,并对模拟数据分别进行了全空间高阻煤层约束反演和半空间反演。数值模拟与实测数据反演结果表明:在进行矿井直流电透视探测时,异常体在工作面底板附近的电透视曲线表现出与异常体相反的电性,异常体与工作面底板之间达到一定距离时,电透视曲线才可表现出与异常体相同的电性;异常体在接收点附近时比在发射点附近时对电透视曲线影响大;矿井直流电透视三维反演结果可以准确解译底板空间地质体电性及水平分布信息;全空间约束反演结果与半空间反演结果一致,半空间反演程序或软件可用于高阻煤层屏蔽下的全空间电透视数据反演;受高阻煤层屏蔽影响,当电极布设于底板时,可忽略顶板低阻体对观测数据的影响。随着无线通讯以及并行数据采集系统的发展,矿井直流电法一次施工可以获取多种装置数据,结合三维反演,可更加精细解译采煤工作面附近岩层电性信息,为采煤突水灾害防治提供可靠探测手段。 展开更多

关键词 矿井直流电透视 三维电阻率反演 电透视电位差曲线 视电阻率曲线 突水防治

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三维高密度电法在不稳定斜坡勘查中的应用

8

作者 杨申勇 张平 +1 位作者 倪杰才 张旭东 《矿产勘查》 2024年第10期1834-1842,共9页

高密度电法近年来在地质灾害评价中得到了广泛应用,三维高密度电法做到了真三维测量,具有数据信息量大、布极受场地限制小等优势,通过三维反演可获得地下介质的三维电阻率模型,结合地质、物性资料可推断解释出具有明显电性差异的地质体... 高密度电法近年来在地质灾害评价中得到了广泛应用,三维高密度电法做到了真三维测量,具有数据信息量大、布极受场地限制小等优势,通过三维反演可获得地下介质的三维电阻率模型,结合地质、物性资料可推断解释出具有明显电性差异的地质体。本文通过在西二道河不稳定斜坡开展三维高密度电法勘查,划分出尾矿坝和基底间界面,对坝体堆积物厚度进行了计算,结合二维反演电阻率断面与从三维反演电阻率模型提取的电阻率断面进行对比,分析二者的异同及影响因素,总结了两种工作方法的优势与局限性。 展开更多

关键词 三维高密度电法 三维电阻率反演 不稳定斜坡 尾矿坝

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“双极-偶极”电阻率CT法在底板富水性探测中的应用

9

作者 徐帆 张林林 +1 位作者 姜虹 徐缘 《能源技术与管理》 2016年第1期165-167,共3页

随着煤矿开采的深度不断加大,工作面底板水害问题日益突出,针对"偶极一偶极"装置在工作面电阻率CT探测中信号弱的缺陷,加大供电电极A和B的距离,采用"双极-偶极"装置进行工作面电阻率CT探测。对采集到的数据进行全... 随着煤矿开采的深度不断加大,工作面底板水害问题日益突出,针对"偶极一偶极"装置在工作面电阻率CT探测中信号弱的缺陷,加大供电电极A和B的距离,采用"双极-偶极"装置进行工作面电阻率CT探测。对采集到的数据进行全空间三维电阻率反演,得到工作面底板范围不同深度的电阻率变化情况。对山西某矿工作面的底板富水性探测及后期验证表明,该方法在工作面底板探测中效果良好。 展开更多

关键词 双极-偶极 工作面CT 三维电阻率反演

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直流电阻率法在煤层底板水害监测中的应用研究 被引量：13

10

作者 鲁晶津 《工矿自动化》 北大核心 2021年第2期18-25,共8页

目前针对直流电阻率法在煤层底板水害监测中应用的研究成果主要集中于底板变形与破坏的电阻率响应特征上,对导水通道动态发育过程的电阻率变化规律研究较少。针对华北型煤田面临的底板承压水害问题,采用直流电阻率法对采动影响下的底板... 目前针对直流电阻率法在煤层底板水害监测中应用的研究成果主要集中于底板变形与破坏的电阻率响应特征上,对导水通道动态发育过程的电阻率变化规律研究较少。针对华北型煤田面临的底板承压水害问题,采用直流电阻率法对采动影响下的底板含、导水异常构造进行监测。首先,介绍了采煤工作面直流电阻率监测系统工作原理和基于电阻率三维反演的监测数据自动处理解释方法;然后,构建了底板突水过程监测地质模型,对底板含、导水构造发育过程进行数值模拟研究;最后,在煤矿井下开展了底板直流电阻率监测试验。数值模拟结果表明:根据电阻率三维反演结果可识别含、导水异常构造在测线走向上的展布范围;根据电阻率随时间的变化趋势可推断异常构造的发育情况,随着含、导水异常构造向上发育,低阻异常响应逐渐增强,低阻异常在垂向的展布范围逐渐增大。井下试验结果表明:利用直流电阻率监测成功捕捉了采煤工作面底板出水过程,电阻率出现异常变化的时间早于工作面实际出水时间;工作面涌水量增加之前,低阻响应表现出逐渐增强的变化趋势,与数值模拟结果基本一致;工作面出水后,低阻异常逐渐减弱。研究结果表明可利用直流电阻率法进行工作面水害预警,但要准确判断异常构造的发育高度还需结合其他监测手段进行综合解释。 展开更多

关键词 煤矿水害 底板水害监测 突水监测 含、导水构造 直流电阻率法 电阻率三维反演

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孔间电阻率监测在注浆效果检测的应用研究 被引量：4

11

作者 王程 李博凡 +1 位作者 吴璋 鲁晶津 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第10期127-132,159,共7页

华北型煤田煤层底板岩溶水害防治的主要技术手段是对含水岩层进行注浆改造,目前注浆效果检测的手段主要是对注浆前后岩性特征进行分析,缺少对注浆全过程的跟踪动态监测,很难对注浆效果进行准确评价。针对上述问题,引入孔间电阻率监测系... 华北型煤田煤层底板岩溶水害防治的主要技术手段是对含水岩层进行注浆改造,目前注浆效果检测的手段主要是对注浆前后岩性特征进行分析,缺少对注浆全过程的跟踪动态监测,很难对注浆效果进行准确评价。针对上述问题,引入孔间电阻率监测系统对注浆改造岩层的电阻率变化特征进行全过程监测,以实现浆液扩散范围的精准探测。首先,采用改进电极和线缆装置将电阻率监测系统置于煤层底板长定向钻孔内,实现孔间的电阻率监测;然后,构建浆液扩散的地质模型,采用三维电阻率反演对模拟数据进行处理解释;最后,在煤矿井下注浆层位开展注浆全过程的孔间电阻率监测工程试验。模拟结果表明:孔间电阻率监测能识别浆液异常的扩散范围,根据电阻率随时间的变化趋势可推测浆液扩散范围,随着浆液逐渐扩散,异常区范围逐渐变大,异常强度逐渐增强。工程试验结果表明:通过钻孔将电阻率监测系统布置于注浆层位进行动态监测,监测数据经三维反演成像后能成功捕捉到浆液扩散导致的注浆层位电阻率变化特征,为煤矿注浆效果检测提供一种可行的技术方案。 展开更多

关键词 煤层底板长定向孔 孔间电阻率监测 超前区域注浆改造 注浆效果检测 浆液扩散 电阻率三维反演

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煤矿智能全息水文地质管控平台构建

12

作者 任永乐 《智能矿山》 2024年第11期70-76,共7页

为解决煤矿突水监测手段单一分散、观测点空间覆盖不全、智能预警管控水平不高、综合可视化不强等问题,基于伪随机多频电法、三分量微震事件定位、拟高斯-牛顿法三维电阻率反演、参数化建模、物联网平台集成等技术,开发出煤矿智能全息... 为解决煤矿突水监测手段单一分散、观测点空间覆盖不全、智能预警管控水平不高、综合可视化不强等问题,基于伪随机多频电法、三分量微震事件定位、拟高斯-牛顿法三维电阻率反演、参数化建模、物联网平台集成等技术,开发出煤矿智能全息水文地质管控平台,提出“一个体”可视化管理理念,将透明地质空间数据、井上下水流场和物理场的时态数据、采矿工程数据融合在“一个体”上。以甘肃某矿数据为例,采用可视化融合分析、指标预警、模糊数学等预警方法,成功实现了3个断层破碎带涌水量动态预测,指导了1个回采工作面安全生产,研究结果表明平台可有效提升水害可视化的预警能力。 展开更多

关键词 智能预警 数据融合 三维电阻率反演 可视化管理 地质空间数据 水文地质 模糊数学 动态预测

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并行电法探测技术在卧龙湖煤矿的应用 被引量：3

13

作者 唐立华 潘翔 +1 位作者 周官群 曹煜 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2009年第6期129-131,共3页

介绍应用并行电法采集系统,在卧龙湖矿井103工作面进行底板探测。通过网络并行电法数据体的三维电阻率反演,得到矿井工作面底板下三维空间的电阻率分布特征。在该工作面布置钻孔,在底板灰岩层位中电阻率为70Ω.m以下区域,出水量最大达到... 介绍应用并行电法采集系统,在卧龙湖矿井103工作面进行底板探测。通过网络并行电法数据体的三维电阻率反演,得到矿井工作面底板下三维空间的电阻率分布特征。在该工作面布置钻孔,在底板灰岩层位中电阻率为70Ω.m以下区域,出水量最大达到60 m3/h。该技术取得了煤矿工作面底板完整三维电场参数与电阻率数据体,客观反映了该工作面内底板的水害空间位置,为该矿井防治水工程提供了准确信息。 展开更多

关键词 并行电法 电阻率 三维电阻率反演 矿井工作面

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井地电位成像技术在双河油田的应用 被引量：2

14

作者 李艾红 苏运动 +3 位作者 王汉林 周江 雷海东 张永林 《石油地质与工程》 CAS 2008年第5期78-80,共3页

针对高含水开发期缺乏定量描述井间剩余油分布的现状。介绍了利用井-地电位测量方法获取双河油田H3Ⅵ油组主力油层主体区5口注水井周围。约2.0 km^2范围内的实测电位数据,经数值模拟和储层三维电阻率反演成象技术处理,得到目的层的地下... 针对高含水开发期缺乏定量描述井间剩余油分布的现状。介绍了利用井-地电位测量方法获取双河油田H3Ⅵ油组主力油层主体区5口注水井周围。约2.0 km^2范围内的实测电位数据,经数值模拟和储层三维电阻率反演成象技术处理,得到目的层的地下电阻率和剩余油饱和度分布。经现场实施验证.测量资料与现场实际吻合较好,显示了井-地电位成像技术在注水优势方向、剩余油分布、注水效果评价等方面的良好前景。 展开更多

关键词 井地电位成像 注水井 电阻率 储层三维电阻率反演成象 剩余油分布

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