智能地球物理

• 基于J2EE架构的岩土试验数据管理平台的设计与应用

  冯涛;舒畅;郑洪;张占荣;姚洪锡;师学明;

  为解决岩土试验数据采集和应用数据分散、人工处理效率低、非标数据难以建模等问题，运用流程重组、物联网、数据挖掘等多种现代信息技术，对岩土试验数字化工程进行了整体规划和实施，对岩土试验数据管理平台的业务架构和功能架构进行了设计，基于J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)架构研发了岩土试验数据管理平台和试验数据中心。岩土试验中通过物联网二维码的应用，样本识别准确率和效率得到了提升，岩土试验的总体周期大幅缩短。通过压力试验机升级改造和软件集成，单轴抗压强度试验效率提升了50%以上。岩土试验数据管理平台的建立和升级改造，提升了岩土试验工作效率、岩土试验数据的利用率和测试数据管理水平，获得了良好效益。

  2024年03期 v.21 363-371页 [查看摘要][在线阅读][下载 1821K]
  

环境与工程地球物理

• 微动H/V谱比法提取基岩面埋深的方法技术研究与应用

  傅庆凯;

  基岩面埋深是公路工程建设中的重要参考依据。本文通过福建地区两个探测实例，研究了微动H/V谱比法探测基岩面埋深的方法技术，介绍了微动H/V(Horizontal to Vertical)谱比法提取基岩面埋深的方法原理。首先对微动单个三分量检波器采集地震记录进行处理和分析，获取了测点的峰值频率F_0。在钻孔较多的情况下，可根据钻孔的中风化岩深度与峰值频率F_0的幂函数拟合，得到了该区的经验参数a和b,从而可以计算整个测区每个测点的中风化岩深度三维分布。在钻孔较少的情况下，可根据测区内部分钻孔的孔内剪切波值计算该区的覆盖层平均横波速度，进而根据经验公式计算覆盖层厚度和基岩面三维埋深分布。两个探测实例研究结果表明：微动H/V谱比法是一种快速获取公路工程三维基岩面的方法，在一定条件下，相对误差能够控制在5%左右，能够满足工程勘察的需求。微动谱比法具有简便性和易操作性，点位可随机布置，几乎不受场地条件限制，能够取得较好的地质效果，可推广应用。

  2024年03期 v.21 372-382页 [查看摘要][在线阅读][下载 4370K]
  

• 复杂条件下低空航磁方法技术的研究及应用

  岳想平;郭文波;陈宗刚;张明财;

  水电站、抽水蓄能电站坝址大多选择在地形复杂的深切割峡谷地带，这类地区往往有隐伏的断裂构造。为了在这类复杂地区快速、有效、全面地查明隐伏的断裂构造，本文通过在中高山复杂地区开展低空无人机航磁方法技术研究，对比总结了低空航磁与地磁的关系，得出低空航磁仿地飞行高度在90 m以内，测量效果较好，可以代替大比例尺的地面磁法。做延拓处理后，地磁与航磁吻合度较高，但延拓后的地磁异常有一定的失真。对低空航磁成果做化极处理后，进一步做水平一阶导数处理，可以清晰显示研究区的主要断裂构造的平面展布特征，取得了较好的应用效果。表明低空航磁在深切割地区具有明显的优势，可用于查明隐伏断裂等隐蔽灾害，能在水电站及抽水蓄能电站前期勘察中推广应用。

  2024年03期 v.21 383-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 1902K]
  

• 采煤沉陷区立体化调查监测技术体系研究

  何泽平;李红昌;郭苗苗;刘美扬;彭彧;王康东;

  采煤沉陷带来耕地受损、生态破坏和地灾隐患等一系列问题，开展采煤沉陷区调查监测，识别沉陷范围、预测沉陷边界、监测沉陷速率，有利于及时掌握沉陷地类、沉陷机理和稳沉状态，为耕地保护、生态修复及灾害防治等工作提供参考。本文通过合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry, InSAR)、微动勘探实测数据和沉陷区地层相近区域的地面沉降光纤孔监测数据研究皖北某煤矿沉陷区边界和采空区，结果表明：以10 mm为界线，利用InSAR可以快速划定沉降边界；通过微动勘探实测数据发现1 000 m深度煤系地层的横波速度比正常地层低25～50 m/s, InSAR结果也显示该区域出现了地面沉降；分析收集到相近区域12组光纤孔监测数据，77.7～200 m深度段地层为主要变形区域，压缩量约为163.77 mm,数据频率能达到分钟级。由此可见，基于InSAR、微动和光纤孔监测三种方法实现多源异构数据耦合，能够在“高潜水位、中厚煤层、千米以深”的采煤沉陷区达到“由表、及里、实时”的立体化调查监测效果，构建立体化调查监测技术体系存在可行性。

  2024年03期 v.21 393-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 1691K]
  

资源与能源地球物理

• 塔中奥陶系“串珠状”反射对应的缝洞体要素浅析

  沈春光;桂文杰;丁肇媛;吴江勇;程钊;敬兵;顾汉明;

  “串珠状”反射是塔中地区缝洞型储层典型的主要反射特征，实际钻遇储层显示的放空漏失或溢流位置与串珠状反射相位对应关系复杂，钻井轨迹设计多解性严重。本文总结分析了塔中地区钻遇缝洞体及其组合对应的地震串珠状反射特征类型，设计了纵横向尺度、充填速度、形态及空间组合方式等要素不同的缝洞体模型，基于波动方程正演模拟和地震响应特征分析，明确了钻井放空漏失位置与串珠状反射特征类型及反射相位的对应关系，指出其“串珠状”反射的强波谷和强波峰之间的零相位附近最有可能是单个溶洞发育中心位置，或者是多个纵横向缝洞体组合中心并偏向速度最低的缝洞体位置，这些认识可为钻井轨迹设计提供指导。

  2024年03期 v.21 403-415页 [查看摘要][在线阅读][下载 2998K]
  

• 大功率激电测量在核桃坝地区铀矿勘查中的应用

  李喜彬;史贵兵;蒋孝君;

  核桃坝地区位于内蒙古锡林郭勒盟多伦县，是我国近年来在北方发现的少数火山岩型铀矿床之一，铀矿找矿工作取得较大突破，但矿体埋深大都在500 m以下。为查明控矿构造，寻找隐伏铀矿体，扩大找矿成果，通过开展大功率激电中梯扫面工作，圈定了4片激电异常区，确认主体构造方向为近南北向。分析激电测深异常断面特征，结合该区已有地质、物探资料，查明了断裂构造分布特征。研究认为核桃坝地区具备较好的铀成矿条件，深部可能存在多处隐伏铀矿(矿化、异常)体。经过钻孔验证，在钻孔深部中发现了铀工业矿体和构造破碎带，证实大功率激电测量在寻找隐伏构造方面效果良好，可为类似矿产勘查提供很好的借鉴。

  2024年03期 v.21 416-424页 [查看摘要][在线阅读][下载 3290K]
  

• 综合物探方法在淮安凹陷地区深层地热勘探中的应用

  周荣亮;陈增权;徐睿知;刘彦华;汪名鹏;

  近几年各地方都加大了对地热资源开发，针对浅部地热资源的勘察方法不断丰富，但对于深层地热资源的勘探手段相对较少。本文以淮安凹陷地区地热勘探为例，综合了区域地层内其电性与速度差异特征，采用可控源音频大地电磁和微动方法进行探测。然后对两种物探方法剖面数据进行反演解释，确定勘探区域内地质断裂带大致位置，并对异常区内微动单点频散分层解释，更可靠地得出热能储蓄位置。在物探资料的引导下，确定了1处地热钻井布置位置。经钻井验证，成功出水，表明此次选择物探方法是可以解决淮安凹陷区的地热资源勘探问题的；同时为苏北相同地质条件下寻找地热资源提供了有利参考，并为城市能源开发提供了有效、科学、合理、安全、可靠的手段。

  2024年03期 v.21 425-432页 [查看摘要][在线阅读][下载 2224K]
  

深部与构造地球物理

• 1∶20万区域重力调查成果分析——以可可西里湖地区为例

  朱将波;陈社教;汪启年;

  可可西里湖地区位于青藏高原北部，地质工作程度较低，为认识测区主要地层展布、断裂构造、岩浆岩及沉积盆地分布，在可可西里湖地区开展1∶20万区域重力调查，进行数据处理和综合研究，结果表明：本区地壳趋于均衡补偿，莫霍面与地势大致呈“镜像”关系；共推断断裂21条，东昆仑南断裂是西域板块和华南板块的边界，其以北地区莫霍面快速抬升，东昆仑中断裂位置较以往偏北约12 km;圈定侵入岩10处，主要在东昆仑中缝合带发育；识别中新生代沉积盆地9处，并反演底界面埋深变化，楚玛尔河盆地新生界厚度在2 000 m以上；在速度结构和电性结构约束下，通过重力2.5维定量反演建立了地质地球物理剖面模型，分析了主要构造单元的地质特征，同时初步划分金属矿找矿远景区4处。

  2024年03期 v.21 433-442页 [查看摘要][在线阅读][下载 2864K]
  

方法研究·信息处理·仪器研制

• 基于双相介质理论流体识别技术研究与实践——以涠西南凹陷涠洲组油藏为例

  张璐;支玲;

  涠西南凹陷主力含油层系为涠洲组。长期以来，针对涠洲组流体识别准确度仅约25%,流体识别低准确度的问题制约了油田滚动勘探成效。为解决涠洲组流体识别难题，本研究基于双相介质理论(BIOT理论),并结合涠洲组油藏含油饱和度变化规律及已钻井油藏流体饱和度参数，开展了不同饱和度下油层、水层地震振幅随频率变化的响应特征研究。研究结果表明，随着含油饱和度增加，分频地震振幅大小及振幅随频率变化的梯度呈现明显增大趋势，并基于此建立了双相介质理论油水识别技术。利用该技术对涠洲组多个目标进行流体识别，并根据流体识别结果对钻井靶点选取、井位侧钻提供有效指导。勘探实践证明，采用双相介质理论油水识别技术可将流体识别准确度提高至65%,极大地提高了勘探成效。本次研究成果不仅丰富了流体识别技术手段，还在勘探部署方面具有重要的指导意义。

  2024年03期 v.21 443-453页 [查看摘要][在线阅读][下载 3386K]
  

• 南海北部中生界地震成像关键因素分析及应对

  张明;肖张波;易浩;胡求红;赵越;

  南海北部中生界地震资料整体品质较差，制约了本地区中生界目标的勘探进程。本文以南海北部珠江口盆地A区块为研究对象，详细分析本地区地质条件与三维地震资料特征，总结出影响南海北部中生界地震成像关键因素为中生界地层反射能量弱、复杂多次波发育、速度分析不准。针对这些问题，在常规资料处理流程中加入τ-p域缆鬼波压制技术、3DSRME(3D Surface Related Multiple Attenuation)+高精度拉东变换+DIMAT(Diffraction Multiple Attenuation)组合去多次波、高精度速度建模技术后，A区块中生界地震资料品质得到显著改善，地层产状及接触关系清晰，波组特征层次感强，同相轴连续性好，断裂成像清楚，为本地区中生界油气勘探潜力评价工作提供了可靠的保障。

  2024年03期 v.21 454-462页 [查看摘要][在线阅读][下载 5185K]
  

• 基于混凝土缺陷超声检测的合成孔径聚焦成像

  汪隆臻;张文亮;赵骞;孙一帆;缪春辉;刘常鸿;宋雷;

  由于混凝土的随机性，超声波在混凝土中传播伴随着强烈的衰减、反射以及散射作用，回波信号信噪比低，带有损伤信息的有效反射信号同背景噪声混叠畸变。传统超声信号处理难以识别缺陷的具体信息，本文引入了频域合成孔径聚焦算法对超声回波数据进行成像处理，并开展了对混凝土空洞缺陷的数值模拟和试验研究，采用道内平衡处理方法，对混凝土深部信号进行了增强处理，提高了缺陷回波的质量，对多次自发自收数据进行了频域合成孔径成像处理，空洞缺陷的绕射波被收敛，提高了100 kHz超声波的检测成像效果；同时预制了双空洞混凝土试件，使用宽频带窄脉冲探头进行现场混凝土空洞缺陷超声波检测试验，结果与数值模拟结果基本吻合，证明了合成孔径聚焦技术能够使混凝土缺陷的绕射波得到了很好的收敛，有效提高了小孔径超声波探头的分辨率。

  2024年03期 v.21 463-472页 [查看摘要][在线阅读][下载 1915K]
  

• 基于非结构网格的直流电法三维NLCG反演研究

  秦高升;肖晓;

  直流电阻率法是矿产勘查、环境调查、工程勘察等领域应用广泛的地球物理勘探方法之一，目前反演方法仍以二维反演为主，而实际地电勘探目标体均为三维结构，二维反演容易受旁侧效应影响。基于上述问题，本文展开了三维电阻率反演研究，实现了非结构化独立网格的三维非线性共轭梯度反演算法。非结构独立正反演网格既能适用于三维非平坦地形，可以实现网格的局部加密，又能克服正反演嵌套网格和同套网格的弊端；非线性共轭梯度法运用伴随原理不需要计算灵敏度矩阵，节约了计算资源和计算时间。程序对双立方体模型进行反演，经过100次迭代，misfit达到8%,反演重构异常体形态、位置与模型较为吻合，最后程序对某高速隧道塌陷区实测数据进行反演，通过与BERT2.0反演结果进行对比，证明了反演解释效果具有实际应用价值。

  2024年03期 v.21 473-483页 [查看摘要][在线阅读][下载 2572K]
  

• 底辟模糊区成像处理的关键技术

  支玲;史文英;李三福;刘凯;张健男;

  底辟带具有巨大的油气勘探潜力，但受浅层气云的影响，该领域地震资料成像品质差、构造形态不准确，对周缘含油构造潜在目标的落实带来了困难。为解决底辟模糊区成像问题，本文分析近年海上新采集资料的优势及新老资料的共性特征，提出弱信号保护的保幅处理、高精度速度建模及Q深度偏移等关键技术，形成对不同采集方案具有普适性的处理对策。采用上述方法在莺歌海盆地L工区进行实际资料的应用，得出底辟模糊区核部地震资料信噪比得到提升，有效地层清晰成像，井震相关系数比原老资料提高了38%,深度域构造与测井吻合，特别是老资料重处理的效果明显，成像质量不亚于新采集资料，验证了本方法对于底辟模糊区成像挖潜的有效性，可为后续类似领域的采集及处理提供借鉴。

  2024年03期 v.21 484-493页 [查看摘要][在线阅读][下载 8198K]
  

• 基于多策略融合的人工水母算法的瑞雷面波反演研究

  孔德祥;师黎静;郑甘霖;

  为了快速、准确地通过反演得到浅地表地层结构，本文将人工水母搜索算法引入到瑞雷波频散曲线反演问题，并对其进行了相应的改进。在水母跟随洋流运动阶段引入莱维飞行扰动与指数递减型惯性权重，可以扩大算法的全局搜索能力，提高算法的寻优收敛速度；在水母被动运动阶段引入指数递减型惯性权重，并结合黄金正弦算法，可以提升算法的探索寻优能力。本文对多策略融合人工水母算法在瑞雷面波频散曲线反演问题中的效率和精度进行了研究，将人工水母搜索算法、多策略融合人工水母算法与传统非线性粒子群算法分别应用于速度递增层、含低速软夹层与含高速硬夹层三个典型的四层理论地质模型，对理论频散曲线和加随机测试误差的频散曲线进行了反演研究，验证了多策略融合人工水母算法在瑞雷面波反演研究中的有效性与稳定性。

  2024年03期 v.21 494-505页 [查看摘要][在线阅读][下载 1749K]
  

• 不同域下基于UNet的三维地震数据重建

  田宇鹏;李新欣;李志明;

  由于自然因素的限制以及经济条件的约束，采集到的地震数据通常存在地震道的缺失，需对缺失数据进行插值。然而，目前基于深度学习的方法大多在某一固定的域下完成地震数据的插值。为了对比不同域下地震数据重建结果的差异，本文基于UNet网络，对比了五种不同域下的地震数据插值方法，分别为：t-x(time-space)域，时间切片，f-x(frequency-space)域，频率域按炮切片以及三维方法。在仿真数据集和真实数据集上进行了实验，通过三维重建结果，二维切片，不同缺失率的地震数据重建信噪比以及五种方法的耗时对比，全面展示了几种方法在地震数据重建问题上的差异。实验结果显示，五种方法在一定程度上均可重建缺失数据，其中三维方法可以取得最高的重建精度，和基于f-x域的方法相比，重建信噪比提高了近2 dB;但三维方法以三维数据块作为输入训练网络，所以最为耗时，网络一轮的训练时间比其它方法多70～170 min。此外，对不同缺失率的地震数据重建结果显示，三维方法和基于f-x域的方法在重建高缺失率的地震数据时更有优势。

  2024年03期 v.21 506-517页 [查看摘要][在线阅读][下载 3294K]
  

• 基于电流密度模型的自然电场二维正反演研究

  王泓晔;汤文武;邓居智;陈辉;米小利;陈满;熊晨;刘文华;

  为推动自然电位数据解释，本文基于二维电流密度模型开展了自然电位二维正反演研究。首先，基于有限差分法实现了二维自然电位正演计算，并通过与解析解对比，其最大误差不超过2%,验证了正演算法的有效性。在此基础上，建立了关于电流密度的线性正则化反演算法，该正则化算法通过合理选用正则化因子对数据噪声具有一定适应性。通过含5%噪声的合成数据反演测试结果显示，预测数据与合成数据拟合较好。实测数据的反演测试结果显示，反演预测数据与实测数据拟合较好，验证了反演算法的有效性。该反演算法能有效恢复地下电流密度分布，对地下场源的进一步定位提供了有效信息，将有利于进一步提升自然电位数据的解释效果。

  2024年03期 v.21 518-526页 [查看摘要][在线阅读][下载 1659K]
  

• 三维大地电磁测深阶段式自适应正则化反演

  万晓东;陈晓;程天君;陈辉;余辉;鄢文强;王金凤;朱树元;

  如何合理地确定正则化因子是地球物理正则化反演领域的研究热点。阶段式自适应算法可以充分发挥模型稳定器的作用，提高反演结果的稳定性，但是该算法仅在一维、二维大地电磁测深(Magnetotelluric, MT)反演中得以实现。目前，三维MT反演正在快速发展，基于此，本文将阶段式自适应正则化算法引入三维MT正则化反演，按照“阶段”而不是“迭代次数”自适应地调整正则化因子的取值，进而观察反演结果的变化。本文设计单块体和双块体模型试验，并特意设置了较大的迭代次数，进而观察反演结果随反演进程的变化情况。模型试验表明：阶段式自适应算法是适用于三维MT正则化反演的，该算法在反演的后期可以更好地保持解的稳定，故此，从解的稳定性这个角度去考量正则化因子的选择是一种值得探索的方向。

  2024年03期 v.21 527-533页 [查看摘要][在线阅读][下载 1863K]
  

• 基于结合先验信息的最小支撑稳定器的三维重力正则化反演

  鄢文强;陈晓;程天君;王金凤;赵斐宇;谢启茂;叶海龙;

  如何将先验信息融入地球物理反演，进而改善反演的不适定性，一直是地球物理反演领域的研究热点。将先验信息直接融入目标函数的方法通常会增加目标函数的复杂性。为了不在目标函数上增加约束项，更加简单、方便地实现先验信息的融入，本文以三维重力正则化反演为例，将先验信息融入最小支撑稳定器，实现了对最小支撑稳定器的重构，并设计了单块体和双块体模型，进行对比试验。试验结果表明：相较于基于最小支撑稳定器的三维重力反演结果，基于结合先验信息的最小支撑稳定器的三维重力正则化反演更好地还原了异常体的几何形态和物性分布；此外，基于新方法反演的误差迭代曲线收敛更快，拟合精度更高。故此，通过最小支撑稳定器的重构实现先验信息的融入是可行的，该方法适用于三维重力反演，具有实现方便且不额外增加约束项的优点。

  2024年03期 v.21 534-540页 [查看摘要][在线阅读][下载 1600K]
  
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