摘要：通过对含异常体的三维地电模型进行系统正演和分析,提出了一种地—井瞬变电磁异常体快速定位方法。在对含异常体的三维地电模型进行正演响应规律分析时发现:纯异常场的X、Y分量曲线零点以及Z分量曲线的极值点与异常体深度对应较好;当异常体的规模、电阻率、埋深发生改变时,X、Y分量曲线形态基本不变;当异常体方位发生变化时,X、Y分量曲线形态发生变化。在此基础上,提出地—井瞬变电磁异常体快速定位方法:首先,依据X、Y曲线的零点确定异常体所在深度;其次,依据X、Y分量曲线形态确定异常体所在象限(90°范围);最后,依据X+Y或者X-Y分量的曲线形态将异常体定位于井周45°范围内。数值试验显示本方法对不同方位异常体模型的定位结果均与设计模型吻合。采用陕北某矿区地—井瞬变电磁实测数据作进一步验证,本文方法推断的结果与实际吻合较好。

摘要：接地源半航空瞬变电磁法一般采用单一线源激发,发射电流幅值很大程度受接地电阻影响,且复杂地形条件下大长度线源布设难度较大.采用多个场源代替单一线源是解决这一问题的途径.本文基于Crank-Nicolson-Cycle-Sweep-Uniform FDTD(CNCSUFDTD)隐式差分算法对不同发射源布置形式的多接地源半航空瞬变电磁模型进行三维正演模拟,并对比分析了不同模型的瞬变电磁响应特征,进而探讨采用多个场源代替单一线源的可行性.数值试验结果表明:相比仅采用单一线源激发,使用不同源间距的平行双辐射源可同时增加早期与晚期感应电动势衰减曲线幅值,且随着源间距的增加晚期幅值逐渐增大;平行发射源的数量与感应电动势衰减曲线幅值呈正相关关系,且多个小电流平行辐射源与单一大电流线源的勘探效果基本一致,采用此方式可在接地电阻较大时仍获得大发射电流,提高采集数据质量;单一长导线源与多个共线短源、多个平行短源衰减曲线早期存在轻微差异,而在晚期则基本重合,三者勘探效果基本一致;发射源处的山峰、山谷地形对全部计算时间范围内的衰减曲线均存在显著影响,山峰地形会显著降低晚期幅值,山谷地形则会显著降低早期幅值.本文的研究结果为采用多个场源代替单一线源提供理论基础,为降低复杂地形条件下半航空瞬变电磁发射源的野外布置工作难度提供参考.

摘要：矿井瞬变电磁法受制于施工环境而只能采用边长小于3m的重叠回线,其探测效果取决于回线与三维地电体的耦合情况。基于瞬变电磁场的"烟圈效应"理论,利用其扩散方程,推导出三维时域有限差分方程,用VC编制程序,模拟重叠回线的耦合响应特征。结果表明:重叠回线位于K型地电模型中间层时,发射线框平面垂直地层激发时的耦合响应最强,平行地层时的耦合响应最小;重叠回线位于H型地电模型中间层时,耦合响应与K型地电模型相反;当低阻地电体存在于K型地电模型中,重叠回线平面法向指向低阻地电体时响应最强。因此,应用矿井瞬变电磁法时可设计多个探测角度,使低阻地电体与重叠回线达到最佳耦合,有利于低阻地电体的识别,提高矿井瞬变电磁法的探测精度。

摘要：在山区进行应用电性源瞬变电磁法勘探易受复杂地形影响,瞬变电磁响应会产生畸变,给数据解释造成困难。为此,基于三维非结构时间域有限元算法,开展了地形效应影响规律和校正方法的研究。首先,利用非结构四面体网格对山峰地形进行精细刻画,计算多种带地形模型响应,分析地形效应的影响规律;然后,基于电磁场线性叠加原理提出地形效应校正方法,根据实际高程数据建立山峰地电模型,通过三维正演计算出山峰模型响应,将山峰模型响应减去平坦大地模型响应得到地形响应,再从总响应中剔除地形响应,获得地形校正后的瞬变电磁响应。研究表明:山峰地形对瞬变电磁响应的影响主要集中在早期,随着时间推移,影响逐渐减弱;地形效应主要集中于山体附近,影响强度取决于测点距山顶的距离;影响范围与响应幅值与山体规模成正比;相对高阻山体的地形影响强度更大。通过设计多种带地形简单规则异常体模型进行仿真,发现经过校正的瞬变电磁响应与直接正演的响应吻合较好,在一定程度上能够有效消除地形效应。对地形效应影响和校正方法的研究,可为复杂地形地区瞬变电磁数据处理解释提供参考。

摘要：为弥补电法在堤坝病害探测中定位能力不足的缺陷,研究瞬变电磁法对土石坝渗漏隐患的响应规律尤为重要。通过构建大坝地球物理模型,采用时域有限元法进行三维数值模拟,对比分析了渗漏带在不同电性特征、埋深条件下,瞬变电磁场的扩散过程及感应电动势衰减曲线特征,进一步分析了获取的异常响应曲线、视电阻率曲线及视电阻率剖面。结果表明:瞬变电磁对渗漏隐患响应明显,明确了坝体内部瞬变场的扩散规律;渗漏带瞬变电磁响应时间主要集中在早延时阶段,不同类型异常体的最大响应幅值及时间均存在差异,从理论上验证了利用瞬变电磁法探测土石坝渗漏的可行性。现场试验进一步证明,瞬变电磁法对渗漏隐患位置的判定结果准确。研究成果可为水库隐患排查和治理提供技术依据。

摘要：运用Ansoft Maxwell有限元软件模拟井下瞬变电磁法的运用,设计斜阶跃方波脉冲激励,进行瞬态求解,重点研究电流关断前后感应磁场的时空分布与变化规律。三维模拟表明:接收框体电导率大,其中心二次场更强、衰减慢;低阻异常体积大,其二次场影响和分布范围更广、衰减快。在实际应用时,若关断时间过小,早期接收信号可能为接收框感应二次场。若关断时间过大,晚期接收信号仍可能来自于接收框感应二次场。因此,在井下运用瞬变电磁法探测时,其有效探测范围是有限的。相比而言,低阻处浅部盲区小,探测浅;而其它位置盲区大,探测深。

摘要：可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)的人工可控场源会带来近场效应的问题,如果在实际数据反演时利用了近场数据,将会导致对地质构造的错误推断,从而给实际工作带来麻烦和经济损失。本文采用六面体网格剖分的矢量有限元方法进行三维CSAMT正演数值模拟,通过建立不同的地质模型,研究近场效应的影响因素及规律。层状模型的正演结果与理论解对比验证了算法以及程序的正确性。设计了不同电阻率的均匀半空间、场源下存在异常体、场源与接收点之间存在地形和地表异常薄层等地质模型,分析了视电阻率和阻抗相位的响应特征。得到如下结论:(1)均匀大地电阻率大小、场源与接收点之间存在低阻异常体,场源与接收点之间存在山峰地形以及地表异常薄层均会影响近场效应;(2)场源和接收点之间存在高阻异常体,场源与接收点之间存在山谷地形,场源下方存在异常体虽然影响近区的数据,但是对近区频点基本无影响。研究结果可为实际工作中收发距的选取提供参考,具有一定的理论价值。

摘要：煤田积水采空区是威胁矿井安全的主要因素之一。针对井地电位法特定的边值问题,推导出了相应的有限差分格式,结合煤田积水采空区的电性特征及分布特点,设计了多个地电模型,分别利用有限差分法对其进行了正演模拟。正演结果表明,井地电位法对单个积水采空区及横向上分布的多个积水采空区识别能力较好,而对垂向分布的多个积水采空区识别能力较弱。研究结果对于煤田积水采空区的探测研究具有一定的参考价值。