环境与工程地球物理

  • 基于地质雷达的隧道衬砌缺陷分析及整治方法探讨

    邵伟伟;程燕;李红义;马为功;

    随着隧道数量及里程的大规模增加,隧道衬砌的缺陷问题暴露的越来越多,如何识别隧道衬砌缺陷并有效整治,成为广大建设者和运营工作者面对的一道难题。本文以笔者多年参与的地质雷达隧道衬砌缺陷检测资料为研究对象,结合隧道施工的实际状况,系统性地对隧道衬砌缺陷中衬砌空洞(脱空)、衬砌厚度不足和衬砌钢筋布设异常3种衬砌缺陷的形成原因、地质雷达图像特征、危害及整治措施进行分析。衬砌空洞(脱空)、衬砌厚度不足可在浇筑、开挖和防水板施工过程中形成,衬砌钢筋异常多由钢筋未规范绑扎引起;衬砌空洞(脱空)、衬砌厚度不足和衬砌钢筋布设异常3种缺陷可根据图像中反射信号的强烈程度和具体形态加以识别;隧道缺陷应论证是否需要整治,确需整治时应根据主要危害确定整治措施。本文总结了3种隧道缺陷的形成原因、雷达图像特征及整治措施,有助于对隧道衬砌缺陷更有效地进行防范、检测以及确定整治措施。

    2023年01期 v.20 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1842K]
  • 频率—慢度域鬼波压制技术在海底电缆资料中的应用

    宋鑫;王征;王炜;宫云良;谢涛;

    鬼波压制是海底电缆资料处理中至关重要的一个步骤,业内常采用水陆检合并方法压制电缆鬼波。传统方法在进行水陆检资料匹配处理时,对陆检资料品质要求较高。受仪器设备的影响,陆检资料往往信噪比低,水陆检资料标定系数计算精度低,制约了鬼波压制的精度,同时降低了资料信噪比。为了提高海底电缆资料鬼波压制精度,同时避免合并处理对资料信噪比的降低,本文提出了一种频率—慢度域(f-p)鬼波压制技术,通过在频率—慢度域计算鬼波延迟时间,建立一次波求取的线性方程组,利用最小二乘求解,实现鬼波压制。与传统双检合并方法不同,本方法仅需单个分量数据参与计算,完全数据驱动。通过模型和实际数据测试验证,本方法能够对海底电缆资料单一水检数据或陆检数据实现鬼波压制,达到消除陷波,拓宽地震频带的目的,同时较好地保持了地震资料信噪比。

    2023年01期 v.20 11-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1838K]
  • 近岸海域浅地层剖面数据处理技术及应用

    张体强;

    浅地层剖面探测技术是应用声学原理高效获取海底浅部地质结构的探测技术,在海洋科学研究、海洋工程调查中发挥着重要作用。本文针对近岸海域浅地层剖面随机噪声和多次波发育的问题开展研究,首先分析了发育成因和影响因素,在此基础上,采用空间域滤波和频率域滤波相结合的方式对随机噪声衰减,通过中值滤波法对浅地层剖面影像的预处理,消除孤立、随机的噪声点;再采用二维矩形预测算子在频率域滤波,滤除噪声频带,衰减背景噪声,提高信噪比;然后,利用一次波与多次波之间的周期相关性,采用改进型的预测反褶积对多次波处理,并给出预测算子长度和预测步长的选取方式,提高浅地层剖面数据成像质量。在近岸海域实际工程应用中,通过本方法和常规方法的效果对比发现,本方法可有效衰减随机噪声,压制多次波效果明显,展示更多隐藏的海底管线和浅部地质结构,说明了本方法的有效性、可靠性和实用性。

    2023年01期 v.20 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K]
  • CSAMT法在莆田市断裂活动性调查与区域地壳稳定性评价中的应用

    陈志伟;

    为查明福建省莆田地区重点建设区断裂活动性与区域稳定性,进而指导城市的规划、设计和工程建设,莆田市以城市地质调查为契机,开展了主要断裂活动性调查与区域地壳稳定性评价专题工作。采用可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio Frequency Magnetotelluric Method, CSAMT)为主,高密度电法及电阻率测深为辅的地球物理勘查方法,通过对莆田重点建设区内沙县—南日岛、东郊—涵江及陂头—西天尾三条断裂的CSAMT探测成果对比分析。查明了探测区域内地层厚度规律和构造的规模形态、充填情况等信息,总结了莆田断裂构造的电性特征和展布规律并与钻探验证资料吻合。结果显示,CSAMT能有效分辨埋深1 km以内断裂构造的纵向及横向电性差异情况,以电阻率等值线图推测的地质信息为基础,结合区域地震、地温差异等因素能对断裂的活动性、稳定性进行综合评价和定性分析研究。其探测成果为城市的空间利用、工程规划和地质灾害防治等工作提供了科学依据。

    2023年01期 v.20 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1823K]
  • 联合GNSS与GRACE重力卫星的青藏高原陆地水储量研究

    汪钧韬;曹家铭;邹蓉;

    青藏高原水资源含量丰富,对我国经济社会发展及气候变化起着重大作用。利用重力反演与气候实验GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星数据或陆面水文模型能够对水资源进行监测,但这些方法存在着分辨率低、时延长及数据缺失等问题。针对这一问题,本文联合全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)、GRACE与水文模型数据对青藏及其周边地区陆地水储量TWS(Terrestrial Water Storage)进行反演,并探究陆地水储量因素在GNSS垂向形变中的贡献。结果表明,三种技术手段得出的陆地水储量结果在研究区域内具有良好的一致性;并且利用最小二乘拟合的GNSS和GRACE结果表明,近年来青藏南缘及其周边地区陆地水总量以8 mm/a的速率下降。为了定量分析青藏高原内部陆地水储量在GNSS垂向形变中的贡献,在扣除GRACE垂向形变时间序列后,发现所有台站的加权均方根减小百分比为0.65,表明陆地水储量变化是影响地表垂向形变的主要因素之一。

    2023年01期 v.20 32-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 2125K]

资源与能源地球物理

  • 瞬变电磁三维成像在煤矿含水体探测中的应用

    晏雁;

    瞬变电磁法探测技术是目前煤矿含水体探测的首选方法,目前瞬变电磁常用的解释手段为一维正反演、二维成果图显示,在描述三维空间地质信息方面略显不足。本文以新疆哈密某煤矿含水体探测项目数据为例,为了能够更加准确地了解地下介质的电性结构,多角度、多方位地显示地下含水体三维空间特征,通过坐标转换,将深度—视电阻率数据转换到三维空间坐标系下,利用三维可视化软件进行三维离散数据网格化,制作了瞬变电磁三维可视化成像模型、含水体三维可视化模型、三维切片等。结果表明,利用瞬变电磁三维成像能够清晰、直观地显示含水体异常在立体空间上的范围及空间位置形态,亦可以清晰地显示二维剖面难以发现的含水构造,有利于对地下含水体赋存状态、连通情况、补给通道等要素的综合分析。

    2023年01期 v.20 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K]
  • 微动探测在铜陵某金矿采空区勘查中的应用

    鲁杏;郭信;罗传华;丁丹;余敏;崔先文;

    近年来,采空区塌陷事故时有发生,采空区勘查的重要性越来越高,物探方法能快速、高效地查明采空区的位置、范围和边界等,可以为综合治理提供基础依据。本文以铜陵市某工程场地金矿采空区为研究对象,选用微动探测方法对该金矿地下采空区进行了探测。工作中,采用线性排列进行探测,对每个排列的数据采用扩展空间自相关法获取了每个测点的频散曲线,对频散曲线进行反演并通过插值计算,获得了剖面横波速度结构,圈定了4个低速异常区,根据地质和钻孔资料并经综合研究,推断为采空区或破碎,经过钻探验证得以确认。本文微动探测结果表明,在存在严重背景干扰的城市开展采空区勘查工作,微动探测方法具有较强的探测能力和优势,可为本区的采空区地质灾害的勘查、治理提供基础资料。

    2023年01期 v.20 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1780K]
  • 基于多测井曲线联合分析的石炭系裂缝性致密储层物性分析及应用

    颜世翠;

    在石炭系致密地层中,决定油气藏是否具有经济开采价值的关键因素是裂缝的存在,识别和探测裂缝发育程度是这类油气藏勘探开发的一个重要内容。苏13地区石炭系发育以凝灰岩和凝灰质细砂岩为主的裂缝型致密储层,从测井交汇分析来看,速度和密度是预测物性好坏的敏感曲线,但是由于泥质含量高造成低密度现象,导致速度和密度曲线对于物性存在一定程度的误判。因此,研发了一种基于多测井曲线联合分析的裂缝性致密储层物性分析方法,使用Gr曲线校正速度和密度这两种物性敏感曲线,降低致密储层物性误判的可能性,提高物性敏感曲线的预测准确性,并对致密储层物性进行综合判识,所得结果能更好地表征致密储层物性甜点发育区。将该方法在苏13地区进行应用,与实钻井的吻合率达到了80%以上,后续钻井的认识也验证了预测结果的准确率。

    2023年01期 v.20 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2153K]

深部与构造地球物理

  • 基于钻孔多属性测试的地下岩体质量评价

    李炜;张占荣;黄国良;刘华吉;高阳;李慈航;

    针对在复杂环境下利用钻探取芯的传统勘察方法探测地下岩土体结构特征信息存在精度低、地层结构识别准确度不高、数字化程度低等问题,依托某地铁站工程开展了钻孔多属性测试分析,得到了勘察区的孔壁影像、钻孔岩体波速及岩芯室内物理力学性质等数据,定量化分析了钻孔揭示的地下岩体结构面产状和宽度特征,评价了勘察区的地下岩体质量。结果表明:勘察区的地下岩体结构面产状近水平,存在两组主要走向,即NE(40°~60°)走向、NWW走向(280°~300°),其中前者与该区域的构造线方向基本一致,以构造节理、层面为主;地下岩体整体上呈砂质泥岩和砂岩互层,局部存在结构面发育带,根据孔壁岩体质量(Wall Rock Quality Designation, WRQD)指标,岩体质量较好及以上的比例为83.1%;勘察区岩体较完整,岩体质量较好,岩体基本质量分级为Ⅲ~Ⅳ。基于“点—线—面—体”相结合的钻孔多属性测试,为勘察区地下岩体工程地质信息综合评价提供了一种多手段综合勘探方法。

    2023年01期 v.20 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 2026K]
  • 重磁电资料在贵州隐伏沉积岩构造中的探索

    杨武;王亮;杨秀峰;宋启文;吕天江;刘翔宇;

    贵州是全国唯一没有平原支撑的省份,众多的山间盆地散落在高原地形地貌低洼处,盛产了较多的沉积型优势矿产及特色矿产。本文据地表沉积盆地分布及区域地质背景,研究重力、航磁地球物理场响应特征及地层物性(反映为低密度、低磁性、低电阻率的特性)较周边的变化差异,结合沉积矿产的相关分布,圈定了区内72个不同地区及范围分布的隐伏沉积岩构造,其中:推测有69个可能为沉积盆地构造异常引起(6个为复合型)、3个为沉积岩构造异常引起(含盆地等),有16个位于正磁场舒缓变化区,仅3个受地层磁性或玄武岩磁性影响较大,与地表出露的地质褶皱构造有较好的对应关系,对与沉积地质及成矿作用密切的矿产勘查间接指示导向,对贵州省大宗优势沉积矿产及“三气”勘查服务提供了重要的支撑依据。

    2023年01期 v.20 72-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2030K]
  • F—K变换与主动源面波法在南昌市昌东地质调查中的应用

    尹玉茹;黄光南;汤洪志;杨子敬;

    主动源面波勘探被广泛地应用于浅地表地层的速度调查工作,此次南昌城市地质调查利用主动源面波勘探方法,运用于东湖区道路的地下空间探测。为了压制干扰波,优化数据处理结果,获得可靠的地下地层分布情况,利用频率-波数(F—K)滤波方法对地震数据进行处理。F—K滤波方法是根据频率和视速度的内在关系,同时考虑这两方面的影响因素来对数据进行滤波,由于面波的频率较低、视速度也较低,采用F—K滤波器处理原始数据,分离其他干扰波。可以较好地滤除原始数据中的高频电磁干扰波以及反射波获得纯面波数据成分,达到压制相干线性噪声的目的,将后续处理过程中频散曲线拟合的误差值降低到5%以内。随后进行的频散分析和速度反演中得到的面波速度反演结果取得了良好的地质分层效果,可以得到明显的分层结果,由上到下是人工填土低速层,粉质沙土及分选性好的细砂和中砂沉积物于中间层位,底部则为分选性较差的粗砂、沙砾沉积物。该方法在浅地表地层的速度调查中快速、准确地得到了地下空间地层分布情况,取得了良好的应用价值,值得在工程实践中推广使用。

    2023年01期 v.20 82-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2329K]

方法研究·信息处理·仪器研制

  • 自由落体式绝对重力仪(A10型)测量关键技术与拉力调试方法

    王林松;朱明涛;马险;彭桢燃;孙剑伟;

    绝对重力仪是目前用于获得重力加速度,并服务于国家重力基准网建设的主要技术力量。综合考虑野外流动绝对重力测量环境和条件要求,A10型绝对重力仪正成为FG5型绝对重力仪由室内扩展室外观测的重要帮手;为保证仪器正常运行且观测数据可靠,开展A10型绝对重力仪调试与维护关键技术研究十分必要。本文基于A10型绝对重力仪与CG5型相对重力仪在三峡库区七个测点的联测段差对比、数据处理过程中固体潮与高度改正、计量参数激光频率变化、新旧测时卡替换中参数设置变化等重要环节,探讨了A10型绝对重力仪野外观测效率、数据处理与仪器校准等关键问题,并且根据使用与测试经验,给出了由于使用年限增加而经常出现落体拉力的调试流程,以上技术总结能够对该仪器长期维护与准确测量等方面提供重要的保障。

    2023年01期 v.20 90-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1960K]
  • 基于克里金和三角剖分联合的数据网格化方法研究

    彭伟;岳云宝;徐文刚;武斌;杨富强;王茂琦;

    在物化探数据网格化插值计算中,常采用克里金法和三角剖分法。克里金法通过区域限制范围内进行无偏和方差最优估计区域化空间变量取值,可对无数据边界区域进行插值,但异常有位移和弱化现象;三角剖分法利用最小内角最大准则进行Delaunay三角剖分,形成三角形不规则网络TIN(Triangulated Irregular Network),并通过线性插值的方式进行数据网格化,由于保留了原始数据,异常位置准确且无位移,但对于无数据的边界区域无法插值。本文融合克里金法和三角剖分法的优点,采用克里金法进行无偏最优插值,利用Delaunay三角剖分形成三角不规则网络,通过对三角不规则网络等值线追踪绘制等值线。最后利用一组极化率数据进行了对比验证,该方法绘制的等值线图,四周空白区域得到了插值填充,5个原始极值点得到了完整保留。结论表明,该方法既能对无数据区域进行插值,又能保证极值点大小不弱化、位置不偏移,是提高物化探成果精度的有效手段。

    2023年01期 v.20 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1691K]
  • 基于贪心算法的地震数据采集特殊观测系统程序设计及应用

    田锦瑞;张昭;亚东菊;张龙飞;邱兆泰;牛清华;张晓盼;张灯亮;台立勋;

    在地震数据野外采集过程中,保证大型复杂障碍区下资料的连续性历来是作业施工的难点。地震采集特殊观测系统设计是目前解决这些问题的主要技术手段,特观设计的优劣直接影响地震采集质量及成本,目前特观设计主要依靠技术人员的经验制定,可靠性与经济性无法保证。本文介绍了一款使用Python语言编译的地震数据采集特观设计优化程序,该程序基于贪心算法,结合计算机的高速运算的优势,为大型障碍区的地震数据采集特殊观测系统选择最优化的方案。将该程序应用于在内蒙古某煤矿的三维地震勘探项目中,结果显示,该程序提供的优化方案效果良好,叠加次数与面元覆盖均匀,保障了数据采集质量的同时节约了施工成本。结论表明,应用贪心算法的程序所做出的特观设计相较于其他软件和人工设计,具备更加良好的经济性与实用性,能够为地表复杂区地震数据采集工作提供更加有利的技术支撑。

    2023年01期 v.20 105-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2830K]
  • 低信噪比叠前数据定量分析软件研发与应用

    白雪;

    在野外地震采集项目中,地震数据的信噪比分析对激发井深、激发药量等施工参数的确定至关重要,并可指导后续野外生产。以往将信噪比定性分析作为地震资料数据的评价依据存在一定误差,故信噪比分析逐步由定性分析向定量分析方向发展。目前常用的地震采集商业软件信噪比定量分析功能欠缺,部分商业采集软件的信噪比分析模块可满足地形平缓、信噪比较高工区的使用需求,但对于复杂地区、低信噪比地区适应性较差。因此,为解决复杂地区、低信噪比地区的信噪比定量分析问题,本文对常用的信噪比分析方法原理及其适应性进行深入研究,根据不同方法原理研发了相应的算法模块。通过模型试算以及实际资料应用表明,该软件模块完善了针对低信噪比地区叠前数据的信噪比定量计算方法,针对不同地形地貌可优选适用的算法,弥补了采集软件相应功能的空白。

    2023年01期 v.20 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 3509K]
  • 瞬变电磁法双参数优化小波降噪效果研究

    王路;李强;吕扬;蒋超;李锦明;

    小波基和阈值函数是直接影响小波去噪效果的重要参数,为进一步改善小波降噪方法在瞬变电磁法数据处理中的效果,在分析软、硬阈值降噪特点的基础上,分别采用自适应优选小波基和重构阈值函数的方法,实现对小波降噪方法的双参数优化。结合数值仿真,对瞬变电磁法感应电动势衰减曲线分别加入10 dB和20 dB的随机噪声,利用不同小波基和阈值函数对瞬变电磁法数据进行降噪处理,证明了小波降噪时需要同时优选合适的双参数才能达到理想的降噪效果。选择信噪比和最小均方根误差作为小波降噪效果评价标准,其中信噪比越大及最小均方根误差越小,表明降噪效果越好。分别将软阈值函数与db3小波基组合降噪方法和双参数优化降噪方法应用于瞬变电磁法探测烧变岩富水性的数据处理中,随机选择10个测点进行对比,前者信噪比平均值为101.117 5,最小均方根误差为0.074 2;后者信噪比平均值为117.067 7,最小均方根误差为0.033 6,表明双参数优化降噪效果更好。结合直流电阻率法探测结果和钻孔验证情况,进一步证实了双参数优化后小波降噪方法在瞬变电磁法数据处理中具有较好的应用效果。研究表明:双参数优化后的小波降噪方法能同时提高瞬变电磁法采集数据的信噪比和降低均方根误差,恢复信号原位特征,可以为瞬变电磁法后期数据处理提供高质量保障。

    2023年01期 v.20 122-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 2656K]
  • 低速带对瑞雷波振幅变化特征的影响研究

    颜廷容;孙成禹;王志农;张利振;杜燚镜;

    在地震勘探中,地球表面往往存在一个低速覆盖层,为了研究在理想条件下传播和有低速覆盖层时传播的振幅变化特性,从瑞雷波的基本性质出发展开公式推导,得出瑞雷波的速度方程和位移方程,然后对模型进行地球物理参数赋值,最后进行数值试算,画出瑞雷波的频散曲线和振幅曲线。根据频散曲线和振幅曲线研究不同模型因素影响下的瑞雷波的速度特征和振幅特征变化,进而由此综合分析推断出瑞雷波在非理想自由界面条件下的瑞雷波性质和瑞雷波振幅随低速覆盖层不同参数的变化曲线。通过数值计算可以得出瑞雷波在有低速带的时候会发生频散现象,振幅会随深度的增加发生衰减,而且频率越高,衰减的速度越快,当低速层越厚,衰减速度会更快,而当横波速度变大,会减缓衰减速度。

    2023年01期 v.20 132-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2272K]
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