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地空瞬变电磁法在复杂地形隧道勘察中的应用
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作者 孙乃泉 刘铁华 +3 位作者 李貅 薛敬儒 蒋道君 梅竹 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期58-64,共7页
由于传统的地面地球物理探测方法及地质勘察方法受场地及地形限制,无法有效开展隧道地质灾害源的探测任务,地空瞬变电磁法应用到复杂地形条件下的隧道地质灾害勘探可有效解决地形限制。地空瞬变电磁法以旋翼无人机为搭载平台,以地表线... 由于传统的地面地球物理探测方法及地质勘察方法受场地及地形限制,无法有效开展隧道地质灾害源的探测任务,地空瞬变电磁法应用到复杂地形条件下的隧道地质灾害勘探可有效解决地形限制。地空瞬变电磁法以旋翼无人机为搭载平台,以地表线性源为发射源,具有施工快速简便、勘探深度大等优点。根据复杂地形条件下的地空瞬变电磁工作流程,以宜涪高铁孟家垭隧道为例,开展地空瞬变电磁勘查工作,查明待建隧道区域的岩溶发育及安全隐患问题,取得了良好的勘探效果。该方法为隧道设计、评估与灾害预防工作提供了参考,同时验证了地空瞬变电磁法在复杂地形条件下工作的可靠性和优越性。 展开更多
关键词 隧道工程 地空电磁 复杂地形 岩溶探测 三维电磁模拟
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地空瞬变电磁法在复杂地形运营公路隧道岩溶勘查中的应用——以广西河池—百色高速公路为例 被引量:1
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作者 孙乃泉 李天祥 +2 位作者 戚志鹏 程旺盛 曹华科 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第1期95-105,共11页
针对传统地球物理方法在地形复杂条件下隧道突水突泥地质灾害勘查的局限性,采用结合地面与空中电磁信号的地空瞬变电磁法可以克服供电和负载的限制。以广西河池—百色高速公路金兰隧道为例,结合三维视电阻率成像技术,采用基于反函数原... 针对传统地球物理方法在地形复杂条件下隧道突水突泥地质灾害勘查的局限性,采用结合地面与空中电磁信号的地空瞬变电磁法可以克服供电和负载的限制。以广西河池—百色高速公路金兰隧道为例,结合三维视电阻率成像技术,采用基于反函数原理的全域视电阻率计算方法,分析隧道区域三维视电阻率特征。该方法通过展示地下介质的电性分布,精确识别灾害源及导水通道,相比传统视电阻率计算,基于反函数原理的全域定义提升了探测的精度和深度。结果表明:地空瞬变电磁法结合全域视电阻率成像技术,能够精准定位隧道内的低电阻率区域,为隧道灾害抢险与治理提供了关键技术支持。 展开更多
关键词 地空电磁 复杂地形 岩溶勘查 隧道 地质灾害 全域视电阻率
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基于改进Padé逼近法的含激发极化效应瞬变电磁三维正演
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作者 杨威 蔡盼盼 +3 位作者 李清坤 刘礼煌 胡祥云 刘亚军 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第3期794-805,共12页
金属矿物、硫化物和油气资源等探测目标常呈现较强的激发极化特性,使得瞬变电磁信号出现畸变,若忽略激发极化效应往往导致瞬变电磁数据难以拟合甚至出现错误解释。文中基于时域有限体积法,采用Padé级数对Cole-Cole模型进行逼近,实... 金属矿物、硫化物和油气资源等探测目标常呈现较强的激发极化特性,使得瞬变电磁信号出现畸变,若忽略激发极化效应往往导致瞬变电磁数据难以拟合甚至出现错误解释。文中基于时域有限体积法,采用Padé级数对Cole-Cole模型进行逼近,实现了含激发极化效应的瞬变电磁三维正演模拟。传统Padé级数中心频率的选取采用定性分析方法,正演结果对频率相关系数的变化较为敏感,限制了其在频率相关系数变化较大区域的应用。文中定量计算了Padé级数逼近过程产生的误差,并基于误差信息提出了中心频率自适应选取算法,解决了这一问题。通过多个模型数值实验,验证了文中算法的计算精度及有效性。最后,分析了极化介质模型与非极化介质模型瞬变电磁响应的特征差异,并对实例模型模拟了瞬变电磁场极化异常体的充放电过程。 展开更多
关键词 激发极化效应 Padé 级数逼近 电磁三维正演 Cole-Cole 模型
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基于U-Net的半航空瞬变电磁降噪方法及应用
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作者 刘东 冯浩 +3 位作者 王用鑫 周小生 姚宇洪 孙怀凤 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期226-234,共9页
【目的和方法】半航空瞬变电磁法(SATEM)是一种高效的地球物理勘技术,在矿产资源勘探、地下水及地热资源调查等方面得到了广泛的应用。然而,所采集的数据常常受到噪声干扰,对后续的数据处理和解释精度产生了显著影响。为了解决噪声残留... 【目的和方法】半航空瞬变电磁法(SATEM)是一种高效的地球物理勘技术,在矿产资源勘探、地下水及地热资源调查等方面得到了广泛的应用。然而,所采集的数据常常受到噪声干扰,对后续的数据处理和解释精度产生了显著影响。为了解决噪声残留及有效信号丢失的问题,提升去噪效果,并减少主观因素的影响,将U-Net运用到处理半航空瞬变电磁数据降噪领域,提出一种基于U-Net深度学习架构的半航空瞬变电磁数据降噪方法。该方法使用U型编解码网络结构,通过端到端的训练方式,自动学习并提取数据中的噪声特征。编码结构学习并提取数据中的噪声信息特征,解码结构重组数据特征还原去噪后数据尺寸。通过在编码和解码结构的对称层上引入跳跃连接,有效融合了包含丰富空间信息的低级特征与包含语义信息的高级特征,从而实现对噪声的准确去除。【结果和结论】实际算例表明,经U-Net去噪后的数据信噪比提升约10 dB,与传统去噪方法相比,U-Net在瞬变电磁数据的噪声去除效果上具有明显优势。在广西贺州至巴马高速公路(来宾至都安段)凤凰2号隧道的实测数据降噪工作中,降噪后的多测道图和视电阻率成像结果的可解释性显著增强。证明本方法在半航空瞬变电磁数据降噪中的重要实际意义,为未来的地球物理勘探提供了有效的技术支持。 展开更多
关键词 半航空电磁 深度学习 U-Net 降噪 复杂噪声
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直升机瞬变电磁法组合波脉冲电流源研究
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作者 张栋 张一鸣 +2 位作者 王旭红 崔龙飞 李永亮 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第3期43-47,共5页
为了提高直升机瞬变电磁(HTEM)系统的发射频带宽度,基于LC串联谐振原理和高压钳位技术,提出了一种新型组合波脉冲电流源。给出了脉冲电流源的时序控制方法,并对电路模态及参数计算过程进行了详细分析。所提脉冲电流源直接由直升机机载... 为了提高直升机瞬变电磁(HTEM)系统的发射频带宽度,基于LC串联谐振原理和高压钳位技术,提出了一种新型组合波脉冲电流源。给出了脉冲电流源的时序控制方法,并对电路模态及参数计算过程进行了详细分析。所提脉冲电流源直接由直升机机载电源驱动,具有简单可靠、高效节能的特点。搭建实验样机并进行测试,实验结果表明:半正弦波的峰值电流达到890 A;而梯形波的峰值电流为50 A,下降沿时间仅为67μs。该电流源实现了在半个发射周期内先后发射高幅值半正弦波和快关断梯形波,有助于提高HTEM系统的探测深度与浅部分辨率,在航空电磁探测领域具有广阔应用前景。 展开更多
关键词 直升机电磁 脉冲电流源 LC串联谐振 高压钳位
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煤矿隐伏地质异常体地孔瞬变电磁法三分量探测技术 被引量:2
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作者 高小伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期237-245,共9页
为了满足煤矿隐伏地质异常体精细探查的需求,实现钻孔周围隐伏水害的精细刻画与解释,提出了煤矿地孔瞬变电磁法三分量孔旁地质异常体定位技术,该方法通过地面大功率发射异常场信号、地面垂直钻孔中接收关断后的二次场三分量信号来探测... 为了满足煤矿隐伏地质异常体精细探查的需求,实现钻孔周围隐伏水害的精细刻画与解释,提出了煤矿地孔瞬变电磁法三分量孔旁地质异常体定位技术,该方法通过地面大功率发射异常场信号、地面垂直钻孔中接收关断后的二次场三分量信号来探测钻孔周围地质异常体。首先采用Max-well软件分别计算了钻孔不同方位异常体的三分量响应,发现地孔瞬变电磁法接收探头离异常体近,三分量异常响应明显,且组合形态不同,可依此定性判断异常体所在钻孔的方位;进一步对煤矿上常见的含导水陷落柱、含水断层和积水采空区模型的异常三分量响应进行数值模拟,发现不同异常体由于规模、异常体姿态不同,其产生的三分量异常响应曲线幅值形态不同,依此可以定性推断异常体类型;然后采用了电流环反演技术对理论含导水陷落柱、含水断层和积水采空区模型进行了异常体空间定位。结果表明:利用地孔瞬变电磁三分量异常响应能实现钻孔周围含导水异常体的空间定位,并能获得异常体的空间位置、规模和姿态等参数。最后在内蒙古某矿针对三维地震圈定的疑似陷落柱开展了地孔瞬变电磁探测,试验采用2个方位的发射源进行了激发,并对采集的数据进行了异常三分量反演,成功实现了疑似陷落柱的空间定位,并获得了疑似陷落柱的规模和姿态,探测结果在后期巷道掘进过程中得到了超前探测钻孔的验证。理论模型与试验数据表明地孔瞬变电磁法三分量异常定位技术可作为煤矿地面垂直钻孔中探查钻孔周围地质异常体的有效手段。 展开更多
关键词 地孔电磁 陷落柱 断层 采空区 三分量 异常定位
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隧道超前预报瞬变电磁粒子群反演方法及应用研究
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作者 周金 高树全 +1 位作者 徐正宣 王树栋 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第4期795-803,共9页
为解决目前隧道超前预报瞬变电磁常规反演方法对掌子面前方含水体定位存在偏差的问题,提出基于全空间模型正演算法的隧道瞬变电磁粒子群非线性反演方法,对掌子面前方含水体进行预报。建立全空间低阻夹层模型和掌子面前方含低阻体模型进... 为解决目前隧道超前预报瞬变电磁常规反演方法对掌子面前方含水体定位存在偏差的问题,提出基于全空间模型正演算法的隧道瞬变电磁粒子群非线性反演方法,对掌子面前方含水体进行预报。建立全空间低阻夹层模型和掌子面前方含低阻体模型进行数值模拟,首先,采用全空间正演算法计算得到正演数据,将正演数据添加高斯噪声后作为观测数据;然后,采用粒子群反演算法对观测数据进行迭代反演,通过粒子群的更新—评价—择优过程不断调整模型,直到满足拟合误差阈值得到最优解;最后,将粒子群反演方法应用于工程实例,并与常规烟圈反演结果进行对比分析,验证所提方法预报隧道含水体的有效性。数值模拟结果表明:1)反演结果的电性特征和层厚与理论模型基本一致,反演方法对低阻夹层界面和低阻体的位置刻画比较准确,对低阻体具有较高的定位精度;2)算法的计算速度在迭代后期随着高斯噪声的增大而降低,但仍存在下降收敛的趋势,具有较高的全局寻优能力。工程应用结果表明,粒子群反演结果相比常规烟圈反演结果,其低阻异常范围变小、异常轮廓更为清晰、浅部的细节更加丰富、成像精度相对更高,隧道开挖结果验证了粒子群反演方法能准确定位含水体的空间位置。 展开更多
关键词 隧道超前预报 电磁 粒子群反演 含水体定位
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航空瞬变电磁法在新疆黄土坡铜锌多金属矿区的应用
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作者 陈伟 蒲利刚 +5 位作者 孙栋华 程莎莎 张伟盟 祁平 骆燕 王永洋 《地质与勘探》 北大核心 2025年第1期120-127,共8页
为探索航空瞬变电磁测量在新疆黄土坡铜锌多金属矿区的探测效果,基于矿区矿化岩石和围岩间存在明显的电性差异,在该区开展了1∶10000航空瞬变电磁测量,查明了矿区范围内600 m以浅不同电性地质层(体)的空间分布规律,分析了航空瞬变电磁... 为探索航空瞬变电磁测量在新疆黄土坡铜锌多金属矿区的探测效果,基于矿区矿化岩石和围岩间存在明显的电性差异,在该区开展了1∶10000航空瞬变电磁测量,查明了矿区范围内600 m以浅不同电性地质层(体)的空间分布规律,分析了航空瞬变电磁反演电阻率特征与已知矿体之间的关系。结果表明,航空瞬变电磁测量结果与已知矿吻合较好,在已知块状铜矿体位置,反演电阻率表现为明显的低阻特征,矿体最厚处与反演电阻率断面图中电阻率最低值的位置相对应。在已知网脉状、浸染状铜锌矿体位置,反演电阻率表现为中-高阻特征,矿体多位于反演电阻率断面图的电阻率过渡带上。根据已知矿的航空瞬变电磁响应特征,圈定找矿有利区3处,均为寻找火山沉积硫化物型铜锌矿床的有利地段。本次研究为新疆黄土坡地区寻找同类铜锌多金属矿产提供了一种高效的技术方法。 展开更多
关键词 航空电磁 反演电阻率 铜锌多金属矿 找矿有利区 黄土坡 新疆
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基于瞬变电磁法的埋体管线探测模型及识别方法
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作者 曾祥祝 胡城志 +5 位作者 周鹏 吴思宇 布锦钶 孙兴赛 赵青 张文理 《南方农机》 2025年第14期107-111,共5页
【目的】解决管线材质特殊以及地质条件复杂、存在电磁干扰等条件下的埋体管线探测问题。【方法】创新性地提出了利用小回线瞬变电磁法探测埋体管线的策略。通过控制变量法,探讨了在干扰较少、埋藏物品不大、埋藏深度较浅等理想条件下,... 【目的】解决管线材质特殊以及地质条件复杂、存在电磁干扰等条件下的埋体管线探测问题。【方法】创新性地提出了利用小回线瞬变电磁法探测埋体管线的策略。通过控制变量法,探讨了在干扰较少、埋藏物品不大、埋藏深度较浅等理想条件下,TEM传感器的发射线圈和接收线圈对探测深度及分辨率的规律性影响,以期为实际探测提供参考依据。【结果】1)探测深度随发射线圈匝数增加而逐步加深;2)接收线圈匝数存在最优值,125匝时分辨率最佳(0.18%),低于或高于此值均会导致分辨率变差。【结论】小回线瞬变电磁法在复杂地形条件下具有较高的适用性,受地面干扰较小,能够清晰地反映管线的位置和形态。实际应用中,可通过调整发射线圈和接收线圈的匝数,实现探测深度和分辨率的最佳平衡,从而获得理想的探测效果。 展开更多
关键词 电磁 管线探测 目标识别 涡流场 电磁感应
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井下页岩层压裂裂缝的数值模拟与瞬变电磁响应特征分析
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作者 宋汐瑾 白楠 《石油物探》 北大核心 2025年第4期772-783,共12页
水力压裂通过人工制造裂缝改造页岩层,是当前油田增产的重要技术手段之一。了解压裂裂缝的发育过程、深度、长度特征及空间分布特征,对提升页岩层油气开采效率至关重要。针对在工程实践中地面电磁法受探测深度和探测精度制约的问题,提... 水力压裂通过人工制造裂缝改造页岩层,是当前油田增产的重要技术手段之一。了解压裂裂缝的发育过程、深度、长度特征及空间分布特征,对提升页岩层油气开采效率至关重要。针对在工程实践中地面电磁法受探测深度和探测精度制约的问题,提出井下井网与地面同步观测的联合监测方案。研究了垂直井下不同页岩层参数对电磁测量结果的影响规律,根据瞬变电磁法原理,使用接地电偶源发射装置。对套管内壁一处或多处进行水力压裂,通过地面压裂设备向套管内壁挤压页岩周围的砂体形成裂缝后,注入含盐电解液,使得井壁周围呈现一定规模的低阻裂缝,研究不同电导率的压裂液注入垂直方向裂缝后所形成的地质模型。在地面同心圆阵列式测线上布置了72个测点,这些测点均匀分布于3条环线上。通过对这些测点所接收的地电信息进行信息采集,并且基于COMSOLMultiphysics有限元数值仿真软件,对页岩层中不同形态的压裂裂缝进行响应特征分析。研究结果表明,该方法可有效确定井下裂缝的方位、埋深和裂缝长度,为研究井下低阻体的压裂裂缝形态提供了理论依据和技术思路。 展开更多
关键词 页岩气 裂缝监测 电磁 三维井地电磁 数值模拟
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基于非结构四面体网格的三维模型瞬变电磁大尺度正演模拟 被引量:2
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作者 鲁凯亮 岳建华 +3 位作者 樊亚楠 李貅 周建美 齐彦福 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期327-341,共15页
大尺度瞬变电磁三维正演生成的系数矩阵阶数往往高达百万乃至千万级,使用传统数值方法几乎无法同时兼顾计算效率和内存消耗.本文使用重启多项式Krylov子空间技术,结合预处理共轭梯度法,实现了高效的大尺度瞬变电磁三维正演模拟.采用非... 大尺度瞬变电磁三维正演生成的系数矩阵阶数往往高达百万乃至千万级,使用传统数值方法几乎无法同时兼顾计算效率和内存消耗.本文使用重启多项式Krylov子空间技术,结合预处理共轭梯度法,实现了高效的大尺度瞬变电磁三维正演模拟.采用非结构四面体网格对空间离散,使用矢量有限元方法离散控制方程,将瞬变电磁法的阶跃响应表示为矩阵指数函数和一个列向量的乘积.采用重启多项式Krylov子空间技术求解矩阵指数函数,对于给定的重启Krylov子空间维度,利用残差停止准则可以计算任意时刻指定精度的电磁响应.本文方法不需要求解线性方程组,通过GPU(Graphic Processing Unit)并行技术与优化重启多项式Krylov子空间参数,可以显著提高计算效率.通过与其他数值方法对比,验证了本文算法的优势和准确性.最后通过数值算例,表明本文提出的方法完全可以实现超百万级的大尺度三维正演模拟. 展开更多
关键词 电磁 大尺度三维正演 非结构四面体 重启多项式Krylov子空间 预处理共轭梯度
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钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法 被引量:8
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作者 程久龙 姜成麟 +1 位作者 李垚 白仁喜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期616-627,共12页
利用掘进巷道超前探水钻孔进行钻孔瞬变电磁法探测钻孔孔壁外围远距离含水体,避免了常规测井方法仅能探测钻孔孔壁岩层的“一孔之见”。目前钻孔瞬变电磁法受全空间效应的影响,接收到的单分量响应不能判别异常体方位;多分量响应可以近... 利用掘进巷道超前探水钻孔进行钻孔瞬变电磁法探测钻孔孔壁外围远距离含水体,避免了常规测井方法仅能探测钻孔孔壁岩层的“一孔之见”。目前钻孔瞬变电磁法受全空间效应的影响,接收到的单分量响应不能判别异常体方位;多分量响应可以近似判断异常体的大致方位,但难以通过成像等直观有效的方法对其进行精确定位。基于钻孔瞬变电磁法和方位电磁波测井相关理论,提出了钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法,采用方位线圈作为探测装置,减小线圈互感,增强钻孔瞬变电磁法的探测效果。同时,通过改变线圈旋转角,对钻孔孔壁进行360°扫描,形成钻孔径向全方位探测,旨在对钻孔孔壁外围岩体中的低阻体进行精确定位。首先推导方位线圈的互感解析表达式,探讨方位角对方位线圈互感的影响,通过数值计算确定最佳方位角取值。分别建立均匀介质和含低阻异常体的钻孔全空间三维地质-地球物理模型进行瞬变电磁场数值模拟,分析方位线圈的瞬变电磁法扫描探测多分量响应特征,总结方位线圈扫描探测瞬变电磁响应规律,确定了钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法,即通过钻孔轴向和径向的瞬变电磁响应特征判别钻孔孔壁外围岩体中低阻异常体的位置。最后建立含2个低阻体的地质-地球物理模型,采用最佳方位角的方位线圈进行数值实验,验证了该方法能有效地判别低阻异常体的方位。研究表明:钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测结果可以较好地反映钻孔径向外围岩体中低阻异常体引起的瞬变电磁场异常,全空间视电阻率成像结果分辨率较高。依据钻孔轴向和径向的瞬变电磁响应特征,钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法对钻孔孔壁外围岩体中的低阻异常体具有较高的分辨率及定位精度。研究结果可以为钻孔瞬变电磁法方位线圈扫描探测定位方法的实际应用提供理论依据。 展开更多
关键词 钻孔电磁 方位线圈 扫描探测 数值模拟 定位
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钻孔瞬变电磁法扫描探测RCQPSO-LMO组合算法2.5D反演 被引量:5
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作者 程久龙 焦俊俊 +1 位作者 陈志 董毅 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期781-792,共12页
利用钻孔进行超前探测地质构造及含水体是地下开挖工程中的常规手段,如何利用这些钻孔进行钻孔瞬变电磁法扫描探测,从而实现钻孔孔壁外围地质异常体的精细探测,对实现地下工程地质透明化具有重要的指导意义.本文提出钻孔瞬变电磁法扫描... 利用钻孔进行超前探测地质构造及含水体是地下开挖工程中的常规手段,如何利用这些钻孔进行钻孔瞬变电磁法扫描探测,从而实现钻孔孔壁外围地质异常体的精细探测,对实现地下工程地质透明化具有重要的指导意义.本文提出钻孔瞬变电磁法扫描探测2.5D反演的数据解译方法,首先针对随机性反演算法时效性低,易陷入局部最优解,而确定性反演算法依赖初始模型的问题,提出了组合策略的量子粒子群优化算法用来随机搜索最优初始模型.在此基础上,利用Levenberg-Marquarat方法求解Occam反演的目标函数,形成了RCQPSO-LMO组合算法进行2.5D反演,通过对比组合算法和单一算法,验证了组合算法具有更精确的反演结果.其次结合屏蔽条件下扫描探测,对比分析了有无屏蔽的2.5D反演结果,通过设定屏蔽系数对非探测方向信号进行部分压制,可以较好地解决钻孔径向扫描探测中对非探测方向信号部分屏蔽下的反演及成像.最后建立三组理论模型进行组合算法2.5D反演,结果表明:组合算法反演结果与理论模型的一致性较好,对低阻异常体的反演精度较高,验证了组合算法对钻孔孔壁外围低阻异常体具有较高的反演精度和分辨能力. 展开更多
关键词 钻孔电磁 扫描探测 量子粒子群优化算 组合算 2.5D反演
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全波形发射电流激发下地面瞬变电磁法磁场特征 被引量:2
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作者 李建慧 易淯凯 +2 位作者 卢绪山 王垚 章帆 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2472-2486,共15页
在过去四十年,大部分关于瞬变电磁法的三维建模和反演研究都聚焦于磁场时间导数,而对于磁场数据研究并不多见.如今,随着超导量子干涉仪(SQUID)技术日益成熟,基于磁场数据的瞬变电磁法探测案例逐渐增多.基于矢量有限单元法,采用频谱法和... 在过去四十年,大部分关于瞬变电磁法的三维建模和反演研究都聚焦于磁场时间导数,而对于磁场数据研究并不多见.如今,随着超导量子干涉仪(SQUID)技术日益成熟,基于磁场数据的瞬变电磁法探测案例逐渐增多.基于矢量有限单元法,采用频谱法和时步法分别实现了适用于瞬变电磁法磁场数据的三维正演.以低阻覆盖层下的良导体和均匀半空间中板状良导体模型为例,研究了全波形发射电流激发的瞬变电磁法磁场及其时间导数特征,并探讨了二者对深部良导体的探测能力.正演计算结果表明:由于受发射电流全波形效应影响,晚延时磁场随目标体电导率增大而先增强、后减弱,然而即使不考虑全波形效应,磁场时间导数也呈现上述规律;在高阻和低阻围岩情形中,磁场比其时间导数对深部良导体反映更加灵敏,并且晚延时磁场比其时间导数更不易受地磁场背景噪声干扰,说明磁场比其时间导数更适合于深部良导体探测.需要注意的是,发射电流全波形效应降低了瞬变电磁法对深部良导体的识别能力,建议在瞬变电磁法对块状或脉状金属硫化物矿床探测时,尽量采用低基频发射电流波形. 展开更多
关键词 电磁 磁场 三维正演 发射电流全波形
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含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演
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作者 杨双燕 齐彦福 +3 位作者 李梓源 舒臣臣 孙乃泉 李貅 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期312-326,共15页
当使用地空瞬变电磁法对诸如铜镍硫化物矿或石墨矿等含有激发极化效应的目标进行探测时,电磁感应信号和激发极化效应相互耦合,导致地空瞬变电磁晚期观测数据出现反号现象,使用传统的数据解释技术无法处理这种信号畸变.为此,本文针对含... 当使用地空瞬变电磁法对诸如铜镍硫化物矿或石墨矿等含有激发极化效应的目标进行探测时,电磁感应信号和激发极化效应相互耦合,导致地空瞬变电磁晚期观测数据出现反号现象,使用传统的数据解释技术无法处理这种信号畸变.为此,本文针对含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演算法开展研究.借助微分欧姆定律将Cole-Cole模型完整地引入到时间域控制方程中,对于在此过程中产生的分数阶导数,采用Caputo定义格式对其进行离散,从而建立含激发极化效应的时间域控制方程.然后,使用基于非结构化网格的有限元方法和后退欧拉离散格式,对时间域电场控制方程进行空间和时间离散,实现复杂介质模型含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演.通过将本文三维正演结果与极化均匀半空间模型一维半解析解进行对比,验证该算法的准确性.在此基础上,本文对典型极化体模型和复杂矿体模型进行三维正演模拟,并分析极化参数对地空瞬变电磁响应的影响规律. 展开更多
关键词 电性源地空电磁 激发极化效应 三维正演 有限元算 CAPUTO分数阶导数
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瞬变电磁探测土质堤坝渗漏病害的正演模拟与工程应用
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作者 张盛行 汤雷 +2 位作者 朱春光 石蓝星 明攀 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期392-397,共6页
渗漏是土质堤坝的高发病害,瞬变电磁法有望实现堤坝深部渗漏低阻区的高效探测。采用有限元方法正演模拟了瞬变电磁场在堤坝内部扩散过程,揭示了瞬变电磁测量曲线对渗漏低阻区域的响应规律,量化分析了有、无渗漏通道磁感应强度的变化,最... 渗漏是土质堤坝的高发病害,瞬变电磁法有望实现堤坝深部渗漏低阻区的高效探测。采用有限元方法正演模拟了瞬变电磁场在堤坝内部扩散过程,揭示了瞬变电磁测量曲线对渗漏低阻区域的响应规律,量化分析了有、无渗漏通道磁感应强度的变化,最后结合实际工程开展了现场试验。结果表明:瞬变电磁场在堤坝内部呈椭球形扩散,渗漏低阻区使特定采样时间窗口的磁场分布相对集中、磁感应强度大幅增大,在多测道图上呈现为局部上凸型且表现出明显的体积效应;响应过程中,磁感应强度呈对数型降低,采用相对偏差值可凸显堤坝内部渗漏低阻区的响应;经现场试验和钻孔取芯比对,瞬变电磁法能够有效探测渗漏低阻区,相对偏差值多测道图和视电阻率图谱能够直观展示堤坝内部低阻分布区域。 展开更多
关键词 堤坝渗漏 电磁 多测道图 数值模拟 工程应用
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基于水平共面一发双收磁偶极装置的瞬变电磁早期二次场信号提取研究
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作者 王家明 李海侠 刘慧鹏 《地质论评》 北大核心 2025年第5期1534-1544,共11页
在瞬变电磁探测中,通常认为一次场衰减迅速,晚期接收到的总场信号主要由地质体引起的二次场信号构成,所以常用晚期信号开展勘探。笔者等以导电环模型为基础开展了模拟仿真,对不同延时情况下二次场信号的响应进行分析,得出早期二次场信... 在瞬变电磁探测中,通常认为一次场衰减迅速,晚期接收到的总场信号主要由地质体引起的二次场信号构成,所以常用晚期信号开展勘探。笔者等以导电环模型为基础开展了模拟仿真,对不同延时情况下二次场信号的响应进行分析,得出早期二次场信号幅值比晚期更强的结论,在浅层勘探中更具优势。由于早期总场信号中一次场较强,导致难以准确提取出地质体引起的二次场。为有效提取早期二次场信息,笔者等结合发射线圈在空间中的磁感应分布特征与磁偶极装置收发分离的特性,引入了参考线圈,并通过数字补偿的方法对接收线圈中的一次场进行压制。经过与传统磁偶极装置的实验对比,笔者等提出的一发双收装置和二次场提取方法可对一次场信号进行有效压制,使早期二次场异常信息得以凸显。通过对地下管线的探测试验,证实了本文所提出的装置与方法在实际工作中能够取得较好的探测效果。 展开更多
关键词 电磁 水平共面磁偶极装置 数字信号补偿 一次场压制
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鞍山-本溪地区眼前山铁矿床深(边)部错断隐伏矿体磁法和瞬变电磁法联合定位及预测 被引量:2
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作者 闫迪 付建飞 +2 位作者 贾三石 程浩 王志猛 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期35-45,共11页
随着地表矿体开采殆尽,找矿需求日益增加,隐伏矿勘探尤其是已有矿山深(边)部的隐伏矿体定位识别成为当前地球物理探测研究的重点和难点问题。鉴于此,本文针对已有矿山深(边)部构造错断隐伏矿体的定位识别,以鞍山—本溪地区(鞍本地区)眼... 随着地表矿体开采殆尽,找矿需求日益增加,隐伏矿勘探尤其是已有矿山深(边)部的隐伏矿体定位识别成为当前地球物理探测研究的重点和难点问题。鉴于此,本文针对已有矿山深(边)部构造错断隐伏矿体的定位识别,以鞍山—本溪地区(鞍本地区)眼前山典型BIF型铁矿深(边)部隐伏铁矿体为研究对象,基于前期地质和地球物理研究成果,采用地面高精度磁法、基于大定源中心回线装置和多匝重叠回线装置的瞬变电磁法进行联合探测应用研究。探测研究成果表明,地面高精度磁法可以圈定隐伏铁矿体的平面边界,从而缩小找矿靶区,在眼前山铁矿东部及西部偏南区圈定了两处成矿预测区;其中东部异常区通过瞬变电磁法进行定位识别隐伏铁矿体的埋深及形态,并经过钻探验证,发现一处埋深320~410 m的厚大隐伏磁铁矿体,表现为向东稳定延伸并有逐渐增厚的趋势;据此推测具有相似异常特征表现的西部偏南异常区具有较大的找矿潜力。本研究为类似金属矿山常见的不同级别构造错断隐伏矿体的高效定位识别提供了理论支撑和应用依据。瞬变电磁法的多匝重叠回线装置比中心回线装置具有更高的分辨率,也更适合对盖层下隐伏金属矿体的探测定位。 展开更多
关键词 隐伏矿体 眼前山铁矿 构造错断 高精度磁 电磁
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地面瞬变电磁法对低阻薄层的分辨能力 被引量:2
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作者 胡俭 杨帆 +4 位作者 张池 庞少东 姚伟华 张文波 李建慧 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期343-351,共9页
瞬变电磁法现阶段的资料处理解释仍以一维反演为主,因此分析瞬变电磁法对薄层的分辨能力对于更好地发挥瞬变电磁法优势仍具有重要意义。采用基于Occam算法的一维反演,以100 m深度内10 m层厚的低阻薄层为例,开展了地面回线源瞬变电磁法... 瞬变电磁法现阶段的资料处理解释仍以一维反演为主,因此分析瞬变电磁法对薄层的分辨能力对于更好地发挥瞬变电磁法优势仍具有重要意义。采用基于Occam算法的一维反演,以100 m深度内10 m层厚的低阻薄层为例,开展了地面回线源瞬变电磁法对低阻薄层分辨能力的定性和定量研究。数值结果表明:低阻薄层电阻率与背景电阻率差异越大,薄层反演电阻率和层厚越接近于真实值;反演电阻率极小值位置始终对应于薄层位置。低阻薄层电阻率与背景电阻率比值为1∶5,1∶10,1∶20,背景电阻率小于100Ω·m时,瞬变电磁法能够良好探测10 m薄层的最大埋深依次为40,50,80 m;背景电阻率为200Ω·m时,上述3个最大埋深依次为30,30,60 m。上述研究成果有助于优化瞬变电磁法野外工作参数设计和提高资料处理解释精度。 展开更多
关键词 电磁 一维反演 低阻薄层 分辨能力
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各向异性介质井孔瞬变电磁视电阻率和视倾角计算
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作者 赵宁 张赵墺基 +2 位作者 姜黎明 肖占山 胡海涛 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期81-89,共9页
瞬变电磁远探测在探测深度和分辨率方面,填补了常规测井和地震勘探的地质评价尺度空白带。但是,目前建立在各向同性介质基础上的理论模型,与我国大多数地区油气田客观存在的开发环境,即非均质、各向异性地层的事实不符。目的考虑到地下... 瞬变电磁远探测在探测深度和分辨率方面,填补了常规测井和地震勘探的地质评价尺度空白带。但是,目前建立在各向同性介质基础上的理论模型,与我国大多数地区油气田客观存在的开发环境,即非均质、各向异性地层的事实不符。目的考虑到地下介质的复杂性和非均质性等特点,针对各向异性地层中的井孔瞬变电磁法研究具有重要意义。方法基于井孔瞬变电磁理论,通过研究三轴感应数据,采用解析计算方式推导各向异性地层井孔瞬变电磁视电阻率、视倾角关系表达式,通过建立水平和倾斜各向异性地层模型对视电阻率和视倾角进行计算与分析。结果结果表明:对于均匀各向同性介质模型,视电阻率可以较好反映地层阻值变化情况,视倾角与模型地层倾角基本吻合;对于垂直对称轴横向各向同性(transversely isotropic media with a vertical symmetry axis,VTI)的各向异性介质模型,视电阻率与视倾角能够较好反映各向异性地层的水平、垂直电阻率和倾角。结论井孔瞬变电磁响应能够快速计算出各向异性地层中视电阻率和视倾角,有助于快速分析观测装置附近电性结构,对各向异性介质井孔瞬变电磁领域的快速发展具有重要意义。 展开更多
关键词 井孔电磁 各向异性 视电阻率 视倾角
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