智能地球物理

  • 交互式管网缺陷检测智能识别系统研究

    李广超;阮殿勇;李涛;张昊;廖志颖;朱培民;

    对闭路电视数据进行城市排水管道缺陷识别处理,常需要人工或者基于深度学习的方法来完成。但人工识别工作量和耗时巨大,而传统的深度学习方法还存在复杂缺陷识别准确率低和需要大量标签等问题,无法满足排水管道异常的类别检测和精确位置确定的要求。为此,发展了一种交互式的基于深度学习的排水管道缺陷内窥检测智能识别方法,可以在样本量较少的情况下不断提高识别效果。该方法通过适当的人工干预,校正识别的结果,并将识别结果自动加入到样本库中,积累和丰富各种缺陷的样本;通过对不断更新的样本的持续学习,可以迅速提高缺陷的识别准确度。在武汉市排水管道视频数据的缺陷识别试验中,虽然各类缺陷样本总共只有1 627个,但总体缺陷识别准确率可以达到68%,验证了该方法的有效性,展示了该方法有良好的应用前景。

    2024年02期 v.21 187-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]

环境与工程地球物理

  • 综合物探方法在贵南高铁隧道基底隐伏岩溶探测中的应用

    宁刚;

    高铁隧道路线经过岩溶地区,勘察阶段由于地形和物探方法局限性的影响,不能完全勘察清楚岩溶发育情况。本文结合高密度地震映像、地质雷达、二维瞬态面波和钻探方法,详细研究了隧道施工阶段岩溶探查中各种方法的外业数据采集、处理方法、数据分析的注意事项。经过研究,将地震映像的主频提高到800 Hz,可分辨深度5~25 m、宽度10 m左右的空溶洞和充填溶洞;地质雷达有效能量提高到600 ns,可分辨深度30 m内岩溶通道。结合贵南高铁隧道基底岩溶探查中的各种典型图像特征,以及地质施工人员的要求,探讨了隧道基底岩溶探测资料物探地质解释的四类划分解释原则,满足了地质人员及设计施工对物探资料可读性的要求,为岩溶探测资料解释提供了参考。

    2024年02期 v.21 196-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 7840K]
  • 综合物探方法和检测技术在大坝渗漏检测中的应用

    崔正伟;朱正君;丰赟;郝名扬;

    伪随机流场法在大坝渗漏检测中应用广泛,也取得了极为突出的效果,但单一使用该方法往往无法精准找到大坝渗漏点和渗漏通道。本文在使用伪随机流场法的基础上,结合水下机器人、钻孔全景图像、地震波CT等多种物探方法和检测技术,以实现对大坝渗漏点和渗漏通道的全面、精准检测。首先,使用伪随机流场法,圈定大坝渗漏的隐患区;其次,对已检测得的大坝水下渗漏区,使用水下机器人搭载设备进行摄影拍照、二维声纳成像、喷墨示踪剂追踪检测,确定水下大坝渗漏点;最后,在地面钻孔开展地震波CT成像和钻孔全景图像,找出大坝发育的结构面、渗漏点。本文方法应用在川西某大坝渗漏检测中,精准找到了大坝渗漏点,确定了大坝存在的多条渗漏通道,在实际应用中取得了良好的效果。该应用成果对同类大坝渗漏检测具有借鉴意义。

    2024年02期 v.21 205-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 2169K]
  • 基于BP神经网络的隧道超前地质预报资料综合解译技术研究

    刘阳飞;李天斌;孟陆波;罗术;段明杰;蒋宏勋;李天;

    为提高超前地质预报资料综合解译的准确性,本次研究通过大量预报工作实践与持续开挖验证,建立了一套基于隧道掌子面地质调查法、地震波反射法和电磁波反射法于一体的隧道超前地质预报资料的综合解译规则。其中,一级综合解译基于掌子面地质编录一项指标和超前地质预报探测的四项指标分析得到,包含70条一级综合解译结果;二级综合解译在一级综合解译的基础上增加了地质雷达探测资料的两项指标,包含117条二级综合解译结果;二级综合解译比一级综合解译更详细、具体,降低了多解性出现的概率。同时,选取了70组训练样本,采用Back Propagation神经网络分析方法训练解译规则,形成了一套隧道超前地质预报综合解译技术。最后,以大巴山脉某公路隧道预报为应用实例,提出方法的预报准确率在80%以上,证明了该综合解译技术的有效性,研究可为隧道综合超前地质预报资料解译提供参考。

    2024年02期 v.21 215-225页 [查看摘要][在线阅读][下载 1170K]

资源与能源地球物理

  • 伪三维电阻率成像技术在煤矿采空区勘探中的应用

    李凯;

    传统的直流电阻率法二维成像方法在复杂地质结构勘探中存在局限性,无法准确恢复三维地下电性结构,同时当测区范围比较大时,真三维直流电阻率勘探要求一次性布极,受硬件、成本等因素限制,基本不具备实施条件。本文以襄樊到荆州铁路沙岗煤矿老窑采空区勘探为例,设计了二维多剖面交叉布线的伪三维勘探方案,使用常规高密度电法设备进行野外数据采集,通过基于八叉树网格剖分的三维电阻率成像算法获得了工区地层和小煤窑采空区的高精度三维电性结构,经与区域地质资料、钻探成果资料对比验证,工区内高电导率异常分布特征可以良好地反映工区地层界线和老窑采空区空间分布特征。上述应用研究表明,基于伪三维采集方式的三维电阻率勘探方法可以有效识别具有连通性特征的地质异常信息和勘探目标,具有良好的成像精度和实用性,对突破二维成像的局限性和三维电阻率勘探的推广应用具有现实意义,在近地表不良地质勘探领域具有广泛的应用前景。

    2024年02期 v.21 226-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 2897K]
  • 桂阳潘家庄地区地表γ辐射空气吸收剂量率估算与放射性环境评价

    孟繁星;刘俊峰;韦光景;郭军;黄乐清;

    桂阳潘家庄地区花岗岩大面积出露,导致土壤中的放射性核素活度浓度普遍偏高。较高的γ辐射空气吸收剂量是否存在风险成为人们关心的问题。本文通过已有γ伽玛能谱测量数据估算出地表γ辐射空气吸收剂量率,根据地表γ辐射空气吸收剂量率与人居环境适宜性的关系,从而进行人居环境适宜性分区。得出γ辐射安全区197.90 km~2,占全区面积的98.95%;风险区1.42 km~2,占0.71%;管制区仅0.68 km~2;表明潘家庄地区天然放射性人居环境优良。本文可为该地区人居环境选址、合理、有效地利用潘家庄地区的国土资源提供支持,也可对加速潘家庄地区乡村健康与可持续发展提供必要的参考。

    2024年02期 v.21 238-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 1946K]
  • 鄂尔多斯盆地杭锦旗地区井漏地质机理分析

    韩涛;李功强;白彬艳;高小淇;骆淼;

    鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区钻井过程中频繁出现井漏现象,为了研究搞清楚井漏产生的地质机理,采用杭锦旗地区的钻井、录井、测井等资料,开展了研究区井漏高发层位、区域、漏失特征等因素的分析。分析研究结果表明:研究区井漏区域主要位于刘家沟组泥岩、下石盒子组储层以及元古界顶部风化壳,漏失机理主要为刘家沟组泥岩本身易破碎,承压能力差,漏失层位主要受断层、褶皱以及风化壳产生的裂缝控制;下石盒子组储层受断层影响,发育高角度裂缝;元古界顶部风化壳附近裂缝发育。基于井漏发生的地质机理提出了以下几种预警方法:井漏大数据分析法、复杂构造识别法、储层改造分析法,对于预防井漏有积极作用。

    2024年02期 v.21 247-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 1452K]
  • 高密度电法在赣南地区不同地下水赋存类型的探测研究

    刘圣博;刘盼;黎义勇;陈长敬;刘磊;

    为了解决赣南地区用水难的问题,本文利用高密度电法结合基础地质、水文地质和岩石电阻率物性资料,确定地下水赋存类型。然后针对不同地下水赋存类型,再分析其赋水模式、机理及物性差异,进一步综合解释反演结果,划分地层分界线、断裂构造和含水层空间,推测地下含水靶区。分别对孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水地区找水打井进行实例分析,尤其针对白垩系红层地区,提出重点探测断裂构造带、地层不整合面和隔水岩层部位。根据高密度电法反演解释结果确定井位和井深,在几种地下水赋存类型地区实现极高的找水打井准确率。对比钻井资料,验证了高密度电法在不同地下水赋存类型中寻找水源的高效性,总结了高密度电法在不同岩性和不同地下水赋存类型中的找水经验,经专家评审,在赣南打井找水中实现了打井出水成功率超过80%。本文的应用研究成果为山区、边远灾区应急找水提供了重要依据。

    2024年02期 v.21 256-266页 [查看摘要][在线阅读][下载 6770K]
  • 综合物探在矿山深部资源勘查中的应用

    廖圣柱;王子豪;贾慧涛;万子轩;

    矿产资源是社会和经济发展必不可少的物质基础,目前国内多数老矿山面临已探明储量枯竭的严峻形势,现有的勘查知识和技术难以解决矿山找矿勘查所遇到的特殊难题。针对矿山找矿的特殊性,本文结合安徽省霍邱某矿区的地质及物探资料,在采矿区选取典型剖面进行重磁、微动及可控源音频大地电磁法(Controllable Source Audio Magnetotelluric Method, CSAMT)。以微动和音频大地电磁数据分析推测浅部矿体采空及塌陷区;在深部将微动勘探与重力数据结合,取长补短,通过剪切模量将微动视横波速度与地下介质密度直接联系起来,经已知矿体位置剪切模量的分布规律并结合重磁反演在300 m以深推测了两条近平行层状分布的矿体,矿体长200~250 m,最厚处约50 m;在标高100~200 m的类似S形褶皱拐点处可能为成矿有利位置;同时推测已知主矿体在底板以深还有延伸。通过本次工作,证实了在当前老矿区内,将新技术微动勘探与传统物探方法相结合,各取其长,能提高矿山深边部及外围隐伏矿床(体)定位预测的有效性,挖掘新的找矿潜力。

    2024年02期 v.21 267-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 2857K]
  • 综合物探法在寻找隐伏半隐伏萤石矿中的应用

    赵嘉炜;李晓;刘志远;柴泉;张云鹏;李昭忱;刘广宇;

    冀北地区萤石矿均为低温热液型,其与构造关系极为紧密。本次在冀北某萤石矿普查工作中,在隐伏半隐伏地区利用活性炭测氡法圈定断裂构造位置,利用激发极化法确定萤石矿化体蚀变带在地表的分布范围及其垂向分布特征。结果表明,萤石矿化体位于主断裂附近的次级断裂中,次级断裂因萤石填充堵塞氡气运移通道,氡浓度值相对较低,但活性炭测氡法对主断裂构造仍具有较好的指示作用,因此利用活性炭测氡法寻找主断裂构造位置,结合地质填图及槽探工程等手段在主断裂附近可以有效圈定萤石矿化范围;激电中梯剖面或面积测量可有效圈定矿化蚀变带在地表的分布范围,激电测深反演能够直接反映矿化体在深部的垂向分布特征。活性炭测氡法与激发极化法相组合的方法,辅以其它地质工程手段在冀北地区寻找隐伏、半隐伏低温热液型萤石矿床效果显著。

    2024年02期 v.21 279-286页 [查看摘要][在线阅读][下载 2226K]
  • 基于TEM的金属矿采空区快速探测技术——以河南西部某铝土矿为例

    尚建阁;李冰;邢尚鑫;冯亮;

    我国矿产资源丰富,经过长期的资源能源开发,形成了许许多多的地下开采矿山。随着矿产资源的不断开采,地下开采矿山形成的采空区也逐渐增加,并且已经慢慢地产生了采空区失稳、突水等安全隐患,给矿山和周边生态环境带来了严重的破坏。为了减轻和预防由地下采空区所引发的地质灾害,最大限度地保护人民生命和财产安全,矿山采空区的调查及探测极为重要。本文介绍了利用磁性源瞬变电磁法(Time Domain Electromagnetic Methods, TEM)大定源装置,在河南西部某铝土矿区开展采空区探测的野外施工具体流程及参数选择要点,并通过该方法快速圈定了采空区积水区域,取得了良好的效果。该矿区采空区主要积水区位于矿区东部,积水面积约510 000 m~2,而矿区西部及南部区域无积水。结论认为,该方法野外试验流程正确,磁性源瞬变电磁法对金属矿采空区探测有效。该方法在采空区探测领域的应用,为矿山在今后的地下开采过程中有效避免安全事故提供了技术支撑。

    2024年02期 v.21 287-296页 [查看摘要][在线阅读][下载 2403K]
  • 基于叠后地震几何属性融合的煤层大尺度裂缝预测

    李智;吴海波;刘钦节;白泽;

    煤层大尺度裂缝是导致煤矿瓦斯突出和矿井突水的主要因素之一,准确预测煤层中的大尺度裂缝对于煤层气开发和矿井水害治理至关重要。本文以叠后地震数据为基础,提取能够反映目标层位裂缝几何特征和分布信息的叠后地震几何属性;为避免单一地震几何属性在预测煤层大尺度裂缝时出现的多解性或不确定性问题,通过PCA(Principal Component Analysis)-BP(Back Propagation)神经网络(主成分分析与反向传播神经网络相结合)模型对相干、曲率、倾角、方差等地震几何属性进行融合,预测得到目标煤层大尺度裂缝分布特征。通过对比预测结果与实际揭露情况,90%的断层位置与大尺度裂缝发育区相一致,融合结果与构造解释结果吻合较好。表明基于地震几何属性融合的预测方法具有一定的效果,能在一定程度上刻画煤层大尺度裂缝的特征。

    2024年02期 v.21 297-304页 [查看摘要][在线阅读][下载 3985K]

方法研究·信息处理·仪器研制

  • 利用水波初至偏振方位反演海底地震仪位置及方位

    刘劲松;刘健;李小平;李栋青;游庆瑜;郝天珧;邱学林;王赟;

    OBS(Ocean Bottom Seismometer,海底地震仪)在布放到海底之后,其方位指向通常是随机的;由于海流等因素的影响,其实际位置通常也会偏离投放位置,因此需要对其位置及方位进行重定位定向。针对目前的定位和定向方法大多基于走时计算,本文首先讨论了利用海底地震仪的水波初至偏振方位进行海底地震仪水平位置及方位重定位定向的线性反演方法和非线性反演方法,给出了线性反演的近似公式,并分析了近似公式的误差;然后,通过大量理论模型试验对比了两种方法的误差及稳定性;最后,对我国南海某地的5台OBS实测数据进行了反演处理。理论模型试验结果表明,在一些特殊情况下,线性反演存在不收敛的情况,而非线性方法则具有较好的稳定性和较高的精度。非线性反演方法采用差分演化算法,对比了直接优化方位角残差目标函数和双差法,结果表明,对于理论模型和实际数据两种方法得到的结果几乎完全相同,但迭代收敛情况双差法明显好于前者,双差法经600余次迭代达到最优稳定状态,而前者在迭代1 000多次之后才达到稳定最优状态。

    2024年02期 v.21 305-313页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K]
  • 无线节点状态数据与地震数据关系的探讨

    蔡存军;瞿维迎;秦雷;

    采用HyperQ质控技术可监控节点的工作状态,但在面对大排列、长偏移距和复杂工作环境等挑战时,发现并及时处理任何指标不合格的节点变得异常困难,特别是在复杂区域,会显著增加经济成本和操作难度。本文通过数据统计的方法,研究了节点状态数据与地震数据之间的关系,明确了能够指示地震数据质量的主要指标,当这些指标出现异常时,地震数据极有可能存在异常。在施工中,可以集中有限的资源,及时处理主要指标异常的节点,从而在经济成本可承受的前提下提高地震采集资料的质量。将本文方法应用于海外某项目中,在经济成本基本不增加的情况下,将单炮中异常道比例低于3%的单炮比例从83.75%提高到了95.74%。

    2024年02期 v.21 314-326页 [查看摘要][在线阅读][下载 2011K]
  • 宋家营南地区二维地震老资料连片精细处理技术与应用效果分析

    亚东菊;李庆峰;张灯亮;台立勋;童健活;

    宋家营南地区位于华北地区开平向斜东南翼,地质构造复杂,煤炭资源丰富。然而早期地震资料分辨率较低,数据处理技术有限,部分煤炭资源与地质构造未能得到充分识别。本文采用折射波静校正、叠前去噪、地表一致性振幅补偿、组合反褶积、高精度速度分析和叠前时间偏移等技术,对宋家营南地区三个区块的二维地震老资料进行连片处理。并在此基础上开展地震精细解释,对地层和构造有了重新认识,尤其是三区闭合差较大的接壤地带,分辨率和信噪比得到了明显提高。经过钻孔验证,煤层预测深度最小相对误差为0.24%,证明本次精细处理解释手段合理有效,为后续煤炭和综合气勘探提供了更准确的地质信息。

    2024年02期 v.21 327-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 2238K]
  • 山地地震勘探中的静校正对成像质量的影响及改进策略

    赵锐锐;郑多明;杨珊珊;左安鑫;尚江伟;张强;

    在山地地震勘探中,地震数据常常被校正到固定基准面上进行偏移成像,从而造成成像失真。本文从数学上直接推导公式,证明了静校正后从基准面进行偏移会造成倾角误差;通过山地起伏地表正演模型,说明了静校正后从基准面偏移会扭曲波场,导致严重的偏移成像失真。此外,应用四川南部山区的实际案例,分别从基准面偏移及从起伏地表偏移,叠前时间偏移和深度偏移结果均表明,在复杂的山地地形中,剧烈的高差变化会导致固定基准面偏移成像失真,应用起伏地表偏移能改进山地地震勘探资料的成像质量。本文的研究结果对理论研究和实际地震数据处理具有重要意义。

    2024年02期 v.21 338-344页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K]
  • 偏移距向量片技术在海洋宽方位资料处理中的应用

    朱金强;余子昭;宋鑫;谢涛;张明强;桂红兵;赵程;

    近年来宽方位地震勘探逐渐成为提高地震数据质量的最直接手段之一,当采集方位角增加时,地震资料的速度、振幅等特征随方位角的变化的现象会更加明显。宽方位数据的这些特性使其在裂缝预测、流体识别、叠前反演等方面具备天然优势,但也增加了地震资料处理的难度。如果按照窄方位方式处理宽方位资料,不仅无法体现采集的优势,反而会因为方位各向异性影响而降低资料的分辨率。针对如何深入挖掘宽方位数据中的方位角、各向异性以及炮检距信息,本文依据海上宽方位采集的特点,开展了OVT(Offset Vector Tile,偏移距向量片)技术的研究和应用工作。提出了不同观测系统下OVT的划分方法,并通过五维规则化、速度方位各向异性校正等系列技术提高了宽方位资料的成像精度。通过多个区块的应用表明,OVT技术可以保持宽方位采集的方位角信息和覆盖次数,五维插值、各向异性校正技术进一步提高了宽方位资料的成像质量,最终成像效果较窄方位资料改善明显,且产生的OVT道集可用作裂缝预测,因此该技术在海洋宽方位资料处理中具有不可替代的作用。

    2024年02期 v.21 345-353页 [查看摘要][在线阅读][下载 3256K]
  • 基于动态规划旅行时场的海森矩阵计算方法及其应用

    晁吉荣;王通;倪文军;

    地震波反演成像是经典偏移成像在最小二乘反演框架下的延伸,其核心在于消除偏移成像系统中海森矩阵的影响,得到更高分辨率的成像结果。海森矩阵规模巨大,对其的高效计算可有力推动地震波反演成像方法的进步。本文首先从一次反射波的偏移和反演成像的对比出发,推导出海森矩阵的表达及其简化形式,通过分析表达式,指出旅行时场是海森矩阵计算的关键问题。接着,提出利用点扩散函数(PSF,Point Spread Function)来近似表达海森矩阵,并引入动态规划旅行时计算,获取了旅行时场表征的PSF,从而实现对一阶海森矩阵的高效表达,并分析计算所得的PSF性态,对比计算效率。最后,基于传统偏移成像结果,利用计算得到的PSF进行了成像校正,对计算得到的近似海森矩阵的有效性进行了测试和应用。数值实验表明,基于动态规划旅行时场可以高效稳定地计算近似海森矩阵。通过对比海森矩阵分辨率校正前后的成像结果,验证了本文发展的高效近似海森矩阵计算方法的有效性和应用潜力。

    2024年02期 v.21 354-362页 [查看摘要][在线阅读][下载 1767K]
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