摘要：为了进一步提高广域电磁法正演求解精度,采用基于电流密度法向连续为依据的后验误差估计策略的自适应有限元技术,实现了三维广域电磁法正演模拟。首先,从麦克斯韦方程出发,推导了可控场源满足的电场方程,采用非结构四面体网格的矢量有限元技术对电场方程进行离散,从而形成大型稀疏复线性方程组;其次,设计电流密度法向连续的后验误差估计策略,并将其融入大型稀疏复线性有限元方程组,实现了高精度三维广域电磁法正演计算;最后,采用一种优化Brent‑Dekker求根算法,提高广域视电阻率计算的稳定性,并利用层状介质模型验证了自适应算法的正确性,同时设计了典型的地形和球状地电模型,分析广域电磁响应特征。研究结果表明,自适应有限元法能够避免人为设计网格带来的低效率问题,通过对重点区域进行局部网格加密提升正演模拟精度;同时,在同等收发距情况下,广域电磁法相比可控源音频大地电磁(CSAMT)具有更大勘探深度与勘探范围,受非平面波的影响更小。

摘要：含导水构造和岩溶裂隙水的探查是亟需研究和解决的关键问题。直流电阻率法以其对低阻体反映敏感、分辨率高等优点被引入到隧道掌子面前方含水构造的预报工作中。首先,推导出了无限全空间中球体含水构造直流电法超前探测的解析解公式,并在利用有限元数值方法进行正演分析的基础上,借助"比较法"将含隧道腔体的三维空间中超前探测视电阻率数据转换为无限全空间中的数据,并探讨了由MN电极附近电阻率不均匀所造成的干扰以及识别和去除这种干扰的方法。然后,设计了基于全空间球体含水构造超前探测解析公式的阻尼最小二乘反演方法,对隧道中多组球体含水构造模型进行了较为成功的反演。另外,探讨了其他形状的有限体积的含水构造超前探测异常规律,提出了"等效球体"的概念,亦在全空间球体含水构造超前探测解析公式的基础上设计了快速反演方法。最后,利用物理模型试验验证了有限元数值正演方法和阻尼最小二乘反演技术的可行性和有效性,为实际工程中含水构造的直流电法超前预报奠定了基础。

摘要：采用地震波法探明隧道前方断层、溶洞等不良地质体,是隧道施工安全的重要保障,而有效的成像方法则是关键。椭圆展开是一种新型的偏移成像方法,已在地表地震勘探中得到应用,然而尚未被引入隧道地震探测中。针对隧道环境,基于非标准椭圆方程,构建了隧道空间观测方式椭圆展开方法,同时重新设定隧道轴线方向为椭圆展开法向出射点方向,实现了对隧道掌子面前方区域地质的成像;通过共震源点地震记录的椭圆展开及相干叠加,最终实现掌子面前不良地质的识别和定位,形成了基于椭圆展开共反射点叠加的隧道地震波超前探测成像方法。在此基础上,基于交错网格有限差分方法,对岩性界面和断层进行了系统的正演成像研究,分析了不同地质模型的成像特征;最后,依托现场进行了探测试验,探测结果与开挖揭露情况基本一致,验证了成像方法的有效性和实用性。

摘要：为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设计体状低阻异常和板状低阻异常正演模型,并与传统直流电法超前探测对低阻异常响应特征进行比较。结果可见:①传统直流电法超前探观测系统在均质模型下,对体状低阻异常和板状低阻异常的响应基本相当;但在层状模型中“三角锥”型观测系统对体状异常的响应比传统超前探测系统大几十倍;而“三角锥”型观测系统对板状异常的响应是体状异常响应的数倍;②“三角锥”型观测系统对异常的响应比传统超前探观测系统更强,且对低阻模型产生的响应是传统超前探观测系统的数十倍甚至百倍,更有利于异常信号的获取;③由于电极布置在孔中,“三角锥”型观测系统极大地减小了巷道内各种人文因素对信号的干扰,规避了传统直流电法超前探测存在的问题,是超前探测一个新的解决方案,对均质模型下的简单地质异常体通过弧线交汇法可进行定位,而复杂模型的空间精确定位还有待电阻率三维反演解决。

摘要：本文采用一阶双曲型标量波动方程交错网格高阶有限差分法对薄层与溶洞的地震响应进行二维地震正演模拟,认为"串珠"状反射特征是溶洞顶、底反射以及微弱的溶洞顶、底间二次反射在偏移剖面上的响应;以塔里木哈拉哈塘海相碳酸盐岩实际地层参数为依据,设计了一个简化的水平层状地震地质模型(速度模型),通过三维地震物理模拟技术,对溶洞地震响应的瞬时振幅、均方根振幅、分频振幅和纵波阻抗体等四种属性进行了三维雕刻,得到了一种雕刻体积和真实体积的实验统计关系,认为前三种属性都将原本离散的"串珠"状转换成了连续的锥状振幅体,同时降低了纵向分辨率,而纵波阻抗剖面的纵向分辨率明显较其他属性剖面高。最后,针对各种属性剖面中存在的一些问题进行了讨论。

摘要：本文根据天山南缘地区三维叠前深度偏移结果,建立了亚肯北地区的二维地震地质模型,模型设计中考虑了亚肯北浅层第四系西域组沿横向速度变化的高速砾岩层和深层上第三系吉迪克组构造形态变化较大的低速膏泥岩层。按照该区野外观测系统模拟计算出炮集记录,进而获得常规叠加速度及叠偏剖面,并与该模型的实际均方根速度值及地震地质模型进行了对比分析。分析结果表明:目的层上方速度沿横向渐变,叠加速度低于均方根速度;而浅部砾岩层的存在,使目的层上方的叠加速度高于均方根速度,上述两者综合影响使得叠加速度比均方根速度增大8%;浅部高速砾岩层对下伏地层的时间成像影响较小,但使得砾岩层两端的较深部位的叠加速度偏高,导致深度剖面产生凹陷假象,也使得凹陷附近的构造变化幅度增加。因此定量分析亚肯北地区的浅部高速砾岩层及低速膏泥岩层两大速度异常区的速度异常对常规速度分析产生的误差及其变化规律,对于指导常规速度分析误差校正具有重要意义。

摘要：针对塔中地区奥陶系岩溶缝洞型储层类型多、埋藏深且非均质性强的难点,设计了符合实际地层条件的地震地质模型,对储集体内部结构和参数采用微小管网和孔洞组成的等效储集空间进行精细刻画。应用波动方程交错网格高阶有限差分法进行波场正演模拟,选用常规处理和波动方程叠前深度偏移处理方法,得到偏移剖面,验证储层解释结果。从振幅、相位和频率等信息分析模拟记录地震波场特征,研究储层与围岩接触关系以及储层内部结构的变化对地震波场特征的影响,建立了缝洞储层和火成岩的地震识别模式。该地区存在层状火成岩、火成岩颈、顺层侵入火成岩等地震反射特征,碳酸盐岩储层表现为表层弱振幅、空白反射结构和内幕中强振幅反射结构。

摘要：经过常规三维地震采集和高精度三维地震采集后,我国东部产油区油气勘探正在向高密度三维地震采集方式过渡。基于前期丰富的地震和地质资料,提出了一套适用于成熟勘探区的高密度三维地震观测系统设计技术。首先将已有高密度采集数据的退化处理结果用于炮道密度的论证,以实现经济成本和勘探效果的平衡,并用于指导本地区新一轮高密度三维地震观测系统的设计;然后对面元边长、最大炮检距、接收线距等主要的观测系统参数,充分利用已有的地震、地质资料,基于目的层地震地质参数模型进行观测系统参数宏观论证;再建立目标地质模型,通过波动方程正演进行观测系统参数精细论证;最后将该技术应用于胜利油田高密度三维地震采集观测系统设计,采集结果表明地震剖面信噪比和分辨能力明显改善,断裂系统刻画清晰,成像精度大幅提高。

摘要：为充分验证探地雷达方法用于测量近地表含水量的有效性和可靠程度,基于探地雷达的反射波法,根据介电常数、电磁波传播速度和含水量三者之间的关系,着重分析了探地雷达反射波法用于测量含水量的相关理论和特点,设计了适用于高频雷达信号的速度分析算法,建立了用于分析该问题的局部含水层模型。利用FDTD方法模拟分析了不同测量方式下,局部含水层的探地雷达响应,借助速度分析理论及Topp公式,反演得到了研究区域的含水量。

摘要：从煤层开采引起底板破坏的一般规律出发,探讨了底板岩层破坏与其电阻率的响应关系。介绍了直流电阻率CT探测技术的原理与方法,按照采动底板岩层活动规律设计了探测方案,进行煤层底板破坏深度的动态直流电阻率CT探测。通过在淮北某矿1028工作面风巷中底板位置施工2个钻孔,在孔中埋置一定数量电极,形成孔间探测剖面,并根据工作面回采进度探测不同时期岩层电场变化特征,反演其电阻率值,得出煤层底板采动裂隙演化过程中的岩层电阻率响应特征和1028工作面底板破坏深度为17 m,为煤矿安全生产提供直观有效的技术参数。试验结果表明:采用直流电阻率CT探测煤层底板采动破坏带演化过程效果明显,能显示出底板在回采过程中变化破坏情况,有利于煤矿底板突水预测和突水防治措施的制订。