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基于物理指导的等值反磁通瞬变电磁深度学习反演
1
作者 王鹤 晏茂珊 +2 位作者 席振铢 江沙 王俊 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1851-1860,共10页
等值反磁通瞬变电磁法在矿产勘探中应用广泛,但在复杂地质条件下,反演精度仍不高,为此,提出一种基于物理指导的神经网络(physics-informed neural network,PINN)深度学习反演方法,其步骤为:1)建立层状电阻率模型,进行等值反磁通瞬变电... 等值反磁通瞬变电磁法在矿产勘探中应用广泛,但在复杂地质条件下,反演精度仍不高,为此,提出一种基于物理指导的神经网络(physics-informed neural network,PINN)深度学习反演方法,其步骤为:1)建立层状电阻率模型,进行等值反磁通瞬变电磁法正演,生成用于网络训练的样本数据集。2)利用残差网络和U型网络构建的UResNet,构建等值反磁通瞬变电磁法的WNet深度学习反演模型,并将物理定律嵌入损失函数以进行网络训练。3)通过数据和模型双误差控制的反向传播算法,提升计算精度,得到最优网络模型。4)通过合成模型的仿真计算结果和实测数据结果验证该方法的正确性。研究结果表明:基于物理指导的WNet反演方法能有效融合物理定律,不依赖初始模型,能够高效解决等值反磁通瞬变电磁法的反演问题,并具有较高精度,对地下结构的解释更加全面、准确。 展开更多
关键词 等值反磁通瞬变电磁 深度学习 物理指导 反演精度
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等值反磁通瞬变电磁和微动勘探在浅部岩溶探测中的应用 被引量：12
2
作者 张学亮 谢涛 +3 位作者 周炜 高辉 邓冬 曲靖祎 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期157-166,共10页
隐伏岩溶常会导致地面塌陷、水库渗水、坑道涌水等灾害的发生,提前查明岩溶的分布及发育情况对岩溶区的工程设计和施工具有重要的指导意义。地球物理方法是探测岩溶最有力的方法之一,针对山东龙口港储罐区岩溶发育、场地有限以及电磁干... 隐伏岩溶常会导致地面塌陷、水库渗水、坑道涌水等灾害的发生,提前查明岩溶的分布及发育情况对岩溶区的工程设计和施工具有重要的指导意义。地球物理方法是探测岩溶最有力的方法之一,针对山东龙口港储罐区岩溶发育、场地有限以及电磁干扰严重等问题,采用等值反磁通瞬变电磁和微动勘探联合探测的方法,开展了浅部岩溶探测。首先选择等值反磁通瞬变电磁法开展了10 m×5 m网格的扫面工作,获得了场地3D地电模型;然后在反演解释的岩溶发育区上方补充3条微动勘探短剖面,弥补等值反磁通瞬变电磁无法通过中高电阻率异常分辨出填充空气溶洞的不足。结果表明:基岩层的低电阻率异常区同样表现出视S波低速异常,2种不同参数的异常对应良好,推断为岩溶所致;同时,在基岩层中也存在部分视S波低速异常区在电阻率剖面上表现为中高电阻率的情况,后经钻孔验证此类异常为空气填充的岩溶所致。经过2种方法联合推断解释,后期钻孔验证钻遇溶洞的成功率达到了70%,证明了这2种方法联合探测的有效性。研究成果可有效解决在复杂环境条件下探测浅部岩溶的难题,具有良好的推广应用价值。 展开更多
关键词 岩溶探测 浅部 等值反磁通瞬变电磁法 微动勘探法 山东龙口港
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等值反磁通瞬变电磁电阻率谱系法探测铝土矿 被引量：11
3
作者 赖耀发 席振铢 +3 位作者 张峰 石彦良 李红星 向胤合 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3264-3272,共9页
古风化壳型沉积铝土矿床是主要铝矿资源,但其不具有明显的电性特征,应用传统的地球物理方法探测铝土矿不具备明显的物性条件,为此,根据铝土矿富集成矿和地层层序之间的规律,基于等值反磁通瞬变电磁纵向分辨能力,建立对应地质年代地层的... 古风化壳型沉积铝土矿床是主要铝矿资源,但其不具有明显的电性特征,应用传统的地球物理方法探测铝土矿不具备明显的物性条件,为此,根据铝土矿富集成矿和地层层序之间的规律,基于等值反磁通瞬变电磁纵向分辨能力,建立对应地质年代地层的电阻率谱系,根据地层层序电阻率谱系变化规律,探测铝土矿。以山西沁源县正义铝土矿勘探工作为例分析该方法的有效性,该铝土矿是典型的碳酸盐古风化壳型沉积矿床,地层沉积序列从老到新依次为奥陶系峰峰组灰岩-石炭系本溪组铁质黏土层-石炭系本溪组铝土矿-石炭系本溪组黏土层-石炭系本溪组灰岩,对应的电阻率谱系为高阻-低阻-高阻-低阻-高阻。通过比对3条平行剖面的电阻率谱系,确定铝土矿空间分布范围。研究结果表明:基于等值反磁通瞬变电磁法纵向分辨率,采用地质年代地层电阻率谱系法可有效圈定铝土矿赋存的空间位置,为铝土矿勘查提供了一种新的技术思路。 展开更多
关键词 等值反磁通瞬变电磁法 铝土矿勘查 电阻率谱系
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等值反磁通瞬变电磁法在城镇地质灾害调查中的应用 被引量：36
4
作者 高远 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期152-156,共5页
受岩溶及采空区的影响,湖南某煤矿附近出现了几个塌陷坑,危及居民的生命财产安全。为了查明附近的岩溶分布范围,采用等值反磁通瞬变电磁法进行探测。通过在调查区开展了6条线的等值反磁通瞬变电磁法工作,发现已知塌陷坑在探测结果中为... 受岩溶及采空区的影响,湖南某煤矿附近出现了几个塌陷坑,危及居民的生命财产安全。为了查明附近的岩溶分布范围,采用等值反磁通瞬变电磁法进行探测。通过在调查区开展了6条线的等值反磁通瞬变电磁法工作,发现已知塌陷坑在探测结果中为低阻异常,其探测结果与已知情况吻合。结果表明,该方法在城镇中的探测效果较好,能够为城镇地质灾害调查提供详实的资料。 展开更多
关键词 等值反磁通瞬变电磁法 地面塌陷 岩溶 采空区 城镇
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等值反磁通瞬变电磁法在岩溶塌陷区探测应用 被引量：21
5
作者 谢嘉 刘洋 +2 位作者 李兴强 鲁玉龙 李干龙 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期212-218,226,共8页
由岩溶引发的地面塌陷具有灾害性大,隐蔽性高等特点,为了对其进行有效预报及治理,以某岩溶塌陷强烈发育地区为研究对象,提出采用等值反磁通瞬变电磁法(Opposing Coils Transient Electromagnetics Method,OCTEM)与工程地质钻探相结合的... 由岩溶引发的地面塌陷具有灾害性大,隐蔽性高等特点,为了对其进行有效预报及治理,以某岩溶塌陷强烈发育地区为研究对象,提出采用等值反磁通瞬变电磁法(Opposing Coils Transient Electromagnetics Method,OCTEM)与工程地质钻探相结合的方法,对地层界面进行地球物理方法探测,由覆盖层埋深、电阻率大小、等值线变化等因素确定地层产状,并通过物探反演图及钻孔信息进行验证。结果表明,在岩溶塌陷强烈发育地段,等值反磁通瞬变电磁法可以有效查明地下溶蚀发育情况,在周围环境因素干扰强等常规物探方法无法开展的情况下,可以达到较好的应用效果。等值反磁通瞬变电磁法在岩溶、地面塌陷等地质灾害发育地区提供了有效的预测,为相似情况下的研究分析工作提供理论及实践基础。 展开更多
关键词 地面塌陷 岩溶 等值反磁通瞬变电磁法 工程地质钻探
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急倾斜煤层采空区综合物探勘查应用研究:以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿为例
6
作者 孔繁良 徐超 +3 位作者 艾斯卡尔·吐尔逊 邹占 叶祥鹏 王军 《西北地质》 北大核心 2025年第3期143-153,共11页
城市边缘关闭煤矿遗留下的大量采空区严重威胁生产生活安全,查明采空区的分布情况是进行治理工作的前提和基础。笔者以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿急倾斜煤层采空区为研究对象,综合分析采空区及围岩地质特征、干扰背景,常用物探方法抗... 城市边缘关闭煤矿遗留下的大量采空区严重威胁生产生活安全,查明采空区的分布情况是进行治理工作的前提和基础。笔者以乌鲁木齐市西山地区关闭煤矿急倾斜煤层采空区为研究对象,综合分析采空区及围岩地质特征、干扰背景,常用物探方法抗干扰性、适用性和局限性,优选高密度电法、微动勘探、等值反磁通瞬变电磁和重力4种方法进行综合物探勘查,在区内查明两条采空区带,向深部延伸50~450 m,均处于充水状态,经钻探验证结果可靠。总结了“低阻-低速”、“高阻-低速”、“低重-低速”等参数组合与采空区不同赋存状况的对应关系,说明笔者提出的方法技术组合可在类似采空区探测中发挥作用。 展开更多
关键词 综合物探 采空区 急倾斜煤层 微动探测 等值反磁通瞬变电磁 重力勘探 乌鲁木齐
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OCTEM法探测地下空间地质病害体的应用研究 被引量：2
7
作者 杨旭东 席振铢 +1 位作者 龙霞 黄基文 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3434-3444,共11页
城镇地下空间地质病害体造成地面塌陷事故时有发生,对人民群众的生命财产安全构成巨大威胁。采用地球物理方法探测和预报地下空间地质病害体是预防城镇地面塌陷事故的重要方案。瞬变电磁法(TEM)是探测地下空间地质病害体的重要方法之一... 城镇地下空间地质病害体造成地面塌陷事故时有发生,对人民群众的生命财产安全构成巨大威胁。采用地球物理方法探测和预报地下空间地质病害体是预防城镇地面塌陷事故的重要方案。瞬变电磁法(TEM)是探测地下空间地质病害体的重要方法之一。等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)采用免接地、小体积、弱耦合的收发一体小型天线,便于在城镇硬化地面及施工空间受限的场地进行快速探测。本文结合理论计算和实际应用来研究OCTEM对地下地质病害体的探测能力。首先基于矢量有限元实现OCTEM三维正演,研究不同地电类型地质病害体的OCTEM响应特征。根据地下地质病害体的电性特征,构建了纯低阻型、纯高阻型、低阻-高阻复合型3类地质病害体地电模型,对比分析不同地电类型的地质病害体的异常响应,并计算包含地质病害体时的响应与不包含地质病害体时的背景响应之间的相对异常。计算结果表明:OCTEM对纯低阻型和低阻-高阻复合型地质病害体比较敏感,对纯高阻型地质病害体相对不敏感。对于低阻型或低阻高阻复合型地质病害体,低阻部分与围岩电阻率差异越大、厚度越大、埋深越浅,则相对异常越大,越容易被探测。随着深度加大,OCTEM探测分辨能力将减小。最后,通过在湖南浏阳某村镇试验剖面探测地下岩溶地质病害体案例,分析OCTEM的探测效果。 展开更多
关键词 等值反磁通瞬变电磁法 探测 地下空间 地质病害体 相对异常
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城际铁路岩溶综合勘察方法研究 被引量：1
8
作者 曹波 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第8期65-71,共7页
灰岩地区岩溶发育情况对城际铁路的施工及安全运营有重要影响,因此针对性进行高精度地质勘察十分重要。为降低复杂城区环境的影响、提高城际铁路岩溶勘察的精度与效率,依托某城际铁路,通过理论与实际探测效果对比,统计分析实际探测溶洞... 灰岩地区岩溶发育情况对城际铁路的施工及安全运营有重要影响,因此针对性进行高精度地质勘察十分重要。为降低复杂城区环境的影响、提高城际铁路岩溶勘察的精度与效率,依托某城际铁路,通过理论与实际探测效果对比,统计分析实际探测溶洞的大小并对比分析200 m长度试验区域跨孔地震CT、钻孔、等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)与微动4种方法的岩溶探测效果,研究不同孔间距对跨孔地震CT的探测效果,跨孔地震CT探测溶洞的分辨率,特定区域跨孔地震CT波速解释原则以及OCTEM、微动在不具备开展跨孔地震CT条件时的勘察效果。研究结果表明,跨孔地震CT工作中15 m孔间距相对30 m孔间距原始数据质量更高,岩溶识别率、分辨率更高,岩溶发育规模、空间位置形态的确定更准确,后期施工注浆及注浆用量的估算更可靠;15 m孔间距跨孔地震CT能够对2 m以上的溶洞进行精准揭示;在特定区域可以根据地震波速大小,将灰岩地区岩溶发育情况定量解释为风化层、溶蚀裂隙、溶洞以及较完整灰岩;在不具备跨孔地震CT工作条件时开展OCTEM和微动进行补充勘察,可以探明较大的溶洞,定性查明灰岩地区岩溶发育的程度。勘察方法具有勘察精度高以及不易受城际铁路沿线环境影响的特点,对城际铁路工程岩溶勘察具有重要意义,可在其他城际铁路岩溶勘察中推广使用。 展开更多
关键词 城际铁路 岩溶勘察 跨孔地震CT 等值反磁通瞬变电磁法 微动
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多物探方法在胶东某金矿采空区勘查中的应用研究 被引量：25
9
作者 张扬 王璐 +5 位作者 刘智慧 刘升台 梅贞华 杜利明 林晓晖 张建波 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期809-817,共9页
近年来,采空区塌陷事故频发,采空区勘查重要性越来越高,为了更有效地开展采空区勘查工作,在胶东某金矿开展了采空区勘查试验,探索多物探方法在采空区勘查中的应用效果。在严重干扰条件下的矿区内开展了瞬变电磁法的多种装置类型、直流... 近年来,采空区塌陷事故频发,采空区勘查重要性越来越高,为了更有效地开展采空区勘查工作,在胶东某金矿开展了采空区勘查试验,探索多物探方法在采空区勘查中的应用效果。在严重干扰条件下的矿区内开展了瞬变电磁法的多种装置类型、直流高密度电阻率法及浅层地震等多种物探方法选择试验。最终选择了高密度电法及等值反磁通瞬变电磁法进行了试验剖面。根据钻孔工程验证,证明了两种方法的有效性,同时对采空区充水条件的分析,使得推断结果更合理准确,对采空区勘查总结了一些经验。 展开更多
关键词 金矿 采空区 高密度电阻率法 等值反磁通瞬变电磁法
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红层地区城市地下空间膏盐富集层探测新方法——以成都市国际生物城为例 被引量：5
10
作者 李华 王亮 +7 位作者 韩浩东 杨剑 王桥 王东辉 席振铢 龙霞 张伟 廖国忠 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1793-1803,共11页
含膏盐岩体是红层地区城市地下空间利用过程中常见的不良地质体。提前获知基岩内膏盐富集地层的埋深及空间展布规律,对城市地下空间资源的开发利用以及地基承载力、持力层、基础选型等参数的确定具有重要的参考意义。本文以成都市天府... 含膏盐岩体是红层地区城市地下空间利用过程中常见的不良地质体。提前获知基岩内膏盐富集地层的埋深及空间展布规律,对城市地下空间资源的开发利用以及地基承载力、持力层、基础选型等参数的确定具有重要的参考意义。本文以成都市天府新区国际生物城为研究区,选择了一种快速、无损、抗干扰能力强的全新瞬变电磁法——等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM),对白垩系灌口组红层内膏盐富集层进行探测研究。首先根据研究区内不同地层的电阻率特征,建立了三层、四层、五层3种地电模型,分别进行OCTEM正演响应分析,结果表明该方法能够有效地识别出与围岩电阻率差异明显的膏盐富集层;然后对2 km2的试验区开展了网度为100 m×10 m的实测扫面工作,通过反演计算建立了研究区200 m以浅的三维电性结构,结合钻孔结果综合验证与分析,成功推断出膏盐富集层的空间展布形态,证明了该方法对红层地区城市地下空间膏盐富集层探测的有效性。 展开更多
关键词 红层 膏盐富集层 等值反磁通瞬变电磁法 正演 地下空间 城市地质调查工程 成都市 四川省
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