- 李巧灵;雷晓东;李晨;罗勇;张辉;韩宇达;赵旭辰;
等值反磁通瞬变电磁法在继承瞬变电磁法对低阻异常反映敏感、空间分辨率高和探测空间大等特点的基础上，克服了一次场关断对二次场探测的影响，没有探测盲区，在浅层地质结构探测方面具有独特优势。地裂缝发育具有隐蔽性和不确定性，勘查难度较大，地球物理探测可以快速高效地获取地裂缝发育位置和空间特征。为探测宋庄地裂缝发育部位浅地表构造特征及地裂缝向下发育情况，在通州徐辛庄地区典型地裂缝发育部位布设了等值反磁通瞬变电磁测量剖面4条，共计测点123点。基于测量结果，分析了80 m以浅地层结构，推断了疑似古河道发育特征，解释了地裂缝发育点11处，其中4处地表可见明显开裂现象。本次解译结果符合研究区地质背景，为该区地裂缝和地面沉降调查提供了地球物理依据，也为相似地区开展此类工作提供了借鉴。
2023年06期 v.20 716-724页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K] - 康方平;邓岳;曹创华;荆进福;刘春明;彭杰;周磊;
长期工作的城市生活垃圾填埋场，易发生垃圾堆体下部底膜破损渗漏情况，常规的物探检测方法不仅受场地和探测深度等局限性影响，还会对表层的雨污分流膜造成一定的破坏，且上部较厚的垃圾堆体往往还会形成低阻屏蔽，难以有效应用于城市生活垃圾填埋场的渗漏检测之中。在不破坏生活垃圾填埋场表层雨污分流膜的情况下，等值反磁通瞬变电磁法(Opposing Coils Transient Electromagnetic Method, OCTEM)能穿透低阻覆盖层，准确、快速、有效地探测出垃圾堆体下部底膜的破损渗漏情况，实现真正的无损检测。本次研究采用OCTEM对龙山县城市生活垃圾填埋场物探检测异常进行开挖验证，结果显示，防渗膜接缝处有多条裂缝和漏洞，最长的裂缝长度接近1 m,最大的漏洞直径大于30 cm,证实了OCTEM推测的渗漏异常与开挖情况吻合较好，有力地说明了OCTEM在城市生活垃圾填埋场渗漏检测中是一种行之有效的无损检测手段。
2023年06期 v.20 725-732页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K] - 刘金锁;刘盛东;董亚;曹煜;刘惠洲;任川;章俊;
油气管道是国家能源发展的命脉，保持油气管道畅通是国家长久发展的基本保障。金属燃气管道的精准探测是实现管道安全畅通的必要手段，单一的地球物理方法难以满足管道的精准探测，本文提出瞬变电磁与基于静力触探的等电位体测试相结合的方法，实现燃气管道纵横双向探查。以安徽某场地为例，通过布置与疑似管道走向相垂直的多条瞬变电磁测线，确定每条测线两处低阻异常位置，将异常位置连接成线可基本定位管道走向，实现管道横向定位。结合瞬变电磁探测结果与场地静力触探施工条件，在疑似管线异常区域开展静力触探和等电位体测试，管道所在位置贯入阻力为0,电流密度最大，可达565 mA。现场实验表明：瞬变电磁法的横向异常位置圈定可减少验证孔的布置，基于静力触探的等电位体测试采用两种方法对管道的垂向深度进行定位，极大程度提高了管道定位的准确率，金属燃气管道的探测采用瞬变电磁与于静力触探的等电位体测试相结合的方法，可实现管道的精准定位。
2023年06期 v.20 733-740页 [查看摘要][在线阅读][下载 3073K] - 唐杰生;黄韬;龚春荣;黄强;
一些地面沉降的发生可能是由于非抽水因素和非地质因素的影响，这些因素引起地面沉降的机理研究较少，也难被查明。本研究以成都轨道交通18号线火车南站站沉降为例，采用综合地球物理测井，井下摄像以及井间地震层析成像方法，并结合井间地震波衰减分析，查明了异常沉降原因。成都地铁火车南站站基坑东侧泥岩声波速度比西侧低5%左右，东西两侧差异较小。但是，基坑东侧穿透泥岩的地震直达波低频能量强，高频弱，高频成份衰减大，其平均峰值频率约340 Hz,而西侧穿透泥岩的地震直达波平均峰值频率约450 Hz,东西两侧相差约30%。直达波衰减程度的显著差异说明，基坑东侧的泥岩层裂隙较发育，泥岩强度较低，西侧泥岩层则较完整。结合基坑东侧井温异常，本研究得到废弃地源热泵使得泥岩在长期热交换作用下产生物理风化，促进裂隙发育，地下水进一步软化泥岩，降低岩体承载力，导致地面沉陷的结论。本研究表明，为探测岩体完整性，使用传统的地震波层析成像，当波速差异不明显时，难以判断岩体裂隙发育情况或是岩体软化情况。地震波衰减分析额外利用了频谱信息，提高了岩体力学性质刻画的准确度和可靠性，为沉降成因机理分析提供了科学依据。
2023年06期 v.20 741-752页 [查看摘要][在线阅读][下载 5548K] - 赵宏欣;谭震;张超;魏子贺;
龙门石窟是一座展现佛教文化的大型石刻艺术博物馆，文物本体在历史长河中受到不同程度的损伤，存在大量的病害，对其修缮与保护是迫在眉睫的问题。如何确定病害的位置是首要前提，传统的调查只能了解岩体表面的病害，对其内部的发育情况无法掌握，大批量的钻探对文物损害严重故难以实施，物探方法作为一种无损勘探方法是第一选择。文章中采用电磁波CT技术、高密度电阻率法及钻孔电视成像技术三种物探方法对作业区进行探查。通过电磁波CT技术和高密度电阻率法推断解释了破碎裂隙发育异常区2处，溶蚀发育异常区3处，查明了岩体内节理裂隙、溶蚀通道等发育情况，结合钻孔电视成像技术，掌握节理裂隙、溶蚀通道的走向、连通和充填等情况，为后期的保护修复提供了依据，对类似项目有一定的借鉴意义。
2023年06期 v.20 753-761页 [查看摘要][在线阅读][下载 1861K] - 卢佳玉;王纲;王睿;毛柏杨;郭宏杰;郑晓雯;张学文;
在上海等超大城市的暗埋式轨道交通建设过程中，除了需要解决掘进本身所遇到的复杂的岩土工程外，还需要事先调查新建盾构隧道线路与既有建(构)筑设施的空间位置关系以便对既有建(构)筑物等基础设施进行搬迁、预加固或制定有针对性的保护方案。针对上海机场联络线设计盾构路由距离两侧桥梁基桩较近，施工风险大，需查明基桩实际桩侧位置的问题，本文采用测试孔水平位移测量、跨孔透射波法和旁孔弹性波反射法等相结合的技术方法，对盾构隧道邻近基桩水平变位进行试验研究，验证了旁孔弹性波反射法在基桩水平变位探测中具有一定的可行性。本文通过试验研究，基于旁孔弹性波反射法在不损坏桩体及上部结构的情况下，通过桩侧钻孔发射并接收记录桩侧反射波旅行时，进一步反演得到桩体侧壁的准确位置及形态。本次旁孔反射波法探测隧道盾构到1~#桩桩侧的距离为0.58～0.60 m,到2~#桩桩侧的距离为1.21～1.31 m,可以作为参考资料来保障盾构设计施工及高架道路的安全。实际探测结果表明，运用旁孔弹性波反射法探测基桩桩侧水平变位，在探测误差为10 cm的范围内，可以查明准确的基桩实际地下空间位置情况，为盾构设计施工提供参考资料。
2023年06期 v.20 762-772页 [查看摘要][在线阅读][下载 3278K]
- 胡英才;王瑞廷;李貅;
在野外开展瞬变电磁法探测时，由于环境影响，使得布设的长导线无法完全平行测线，对数据处理及解释产生一定的影响。为了解决此问题，本文首先采用层状介质格林函数实现了两个垂直方向有限长导线源产生的频率域电磁场，与半空间电偶极子源计算的解析解进行了验证，其次利用两个垂直方向的有限长导线源组合成任意方向的水平电性源，通过余弦变换折线逼近法，实现了任意方向电性源瞬变电磁一维正演。在层状介质模型中进行了不同偏转角度布设有限长导线源的瞬变电磁正演模拟，分析了其相对平行测线方向的源所产生的瞬变电场强度及感应电动势的异常响应变化特征，同时对多个任意方向电性源的层状介质模型进行了瞬变电磁正演模拟。通过正演模拟分析：对于电性源瞬变电磁法，由于野外地理环境所造成的源无法完全平行测线方向的布设会对观测数据产生一定的的影响，偏转角度越大，影响越大，特别是电场强度，需采用任意方向的电性源瞬变电磁进行正演计算。通过对单源与双模型的正演模拟对比得出，采用多方向布设双源探测不仅可以有效提高至少两倍观测信号强度，增大抗干扰能力，而且多方向布设源可以增强异常体的异常响应变化幅值，相对平行测线布设的源其异常响应最大增幅可超55%。该方法的实现及模拟对野外开展瞬变电磁法的探测具有一定的参考价值。
2023年06期 v.20 796-806页 [查看摘要][在线阅读][下载 2040K] - 杜百灵;罗忠琴;
随着深度域地震资料的应用越来越广泛，在深度域直接提取地震子波制作合成地震记录变得越来越重要，但是在以往的生产项目中，人们大多将深度域地震数据通过时深转换，转换到时间域，制作完合成地震记录后再转换到深度域，导致误差增大和生产效率降低，所以，找到一种实用的直接在深度域制作合成地震记录的方法非常必要。本文利用常速度进行数学变换，将多层层状介质转换为具有常速度的均匀介质，这样就满足了线性条件的假设，然后深度域合成地震记录利用反射系数与深度域子波的褶积计算。其中，反射系数根据测井曲线计算获得，深度域子波是利用统计方法在原始地震数据上提取获得。本文利用该方法对淮南某矿区进行了深度域合成地震记录的制作，制作的合成地震记录和原始地震数据吻合度高，目的层深度误差几乎为零。研究结果表明，本文介绍的深度域合成地震记录制作方法可直接在深度域提取子波，不仅使合成地震记录更加精确，还提高了生产效率，该方法在实际生产中可推广运用。
2023年06期 v.20 807-816页 [查看摘要][在线阅读][下载 3701K] - 丁丹;吴双;昌彦君;吕淑娟;张伟;
在水域电法勘探中，由于工频噪声及其谐波干扰导致无法达到满意的勘探效果，在信号强度较弱时，噪声信号甚至会淹没有效信号。面对工频噪声干扰严重的问题，结合工频噪声的特性，本文基于谐波滤波器及小波方法提出了一种抑制水域勘探过程中50 Hz交流电耦合噪声的电法测量数据处理方法。首先，基于窄带带通滤波器及高斯窗函数设计一款梳状滤波器，利用全通滤波器减去得到的梳状滤波器来获得中心频率可调的谐波滤波器，通过设置中心频率为50 Hz来抑制工频噪声及其谐波的干扰，通过对比测试选取最优高斯窗函数参数；然后，在小波去噪中，通过对比分析选取了Symlets小波基为小波变换的基函数；最后，基于LabVIEW设计了一个水域电法模拟勘探平台进行数据采集，用于验证所提出的方法。经过噪声实验分析，结果验证了谐波滤波器及小波去噪对工频干扰及其谐波分量的抑制效果，比较噪声信号和去噪信号，相对于原始信号，异常最大时的采集信号的信噪比从25.514 9提高到了33.587 1,而无异常情况下信噪比从23.782 7提高到了30.365 2,验证了该方法在水域电法勘探中的有效性，具有深入研究的价值。
2023年06期 v.20 817-824页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K] - 崔亚彤;王胜侯;李金伟;吴宇豪;梁思维;马振宁;
地质雷达数据的质量对于数据处理以及后续地质解释工作起着至关重要的作用。当雷达数据受到随机噪声严重污染时，有效信号将被大量掩盖。常规非局部均值滤波方法可以有效地压制随机噪声，该方法数据计算复杂度大，因此在大型地质雷达数据处理应用中具有局限性。本文给出了一种基于非局部均值滤波的自适应数据压缩并行去噪算法，该方法基于数据积分，利用数据中心对称性，构成了数据压缩算法，降低了计算复杂度。通过计算相似度标准差，实现了自适应滤波参数估计算法，进一步提高去噪效果。通过引入并行算法，进一步提高了计算效率。在简单模型数据和复杂模型数据测试中，通过对比平均均方根误差与平均信噪比，本文方法去噪效果优于其他方法，在阿拉巴马州多芬岛的实际数据的测试中，本文方法计算时间为9.7 s,计算效率明显优于常规非局部均值滤波算法，验证了该方法的可行性、有效性。
2023年06期 v.20 825-834页 [查看摘要][在线阅读][下载 2770K] - 韩华洋;张冲;杜惟一;赵腾腾;张文艺;
本次研究基于数值模拟软件COMSOL Multiphysics和三维有限元法研究不同地层环境下的裂缝型储层响应特征。根据ERMI(Enhanced Resistivity Micro Imager)电成像仪器构造原理，设计了一套单一裂缝在不同的地层环境下的数值模型，通过改变裂缝的宽度、角度和延长深度得到其视电阻率，并总结响应规律。计算结果显示：在一定条件地层环境(地层对比度>1/1 000),识别裂缝宽度的下限为10μm,超过其宽度下限在微电阻率测井响应上不再明显变化；改变裂缝角度，测井响应特征会发生相位变化；改变裂缝延长深度，可以研究探测仪器在裂缝延长深度的阈值，当裂缝径向延伸达到30 mm,响应曲线幅度不再有明显差异。改变地层温度、压力，在裂缝处的微电阻率测井响应显示：地层温度的改变对裂缝的电学响应更剧烈，而地层压力的改变在裂缝处的电学响应不明显。
2023年06期 v.20 835-842页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K] - 张坤;程曦;赵昀杰;
传统的地震或雷达勘探技术可以提供地下结构的一些信息。探地雷达反演方案旨在解决地球物理勘探中的地下目标检测和成像问题。本文介绍了一种基于深度学习的新型探地雷达图像反演网络，称为多特征提取网络块编码器—解码器(Encoder-Decoder with Multiple Feature Extraction Blocks, EDMFEBs)。该网络对接收到的电磁波反射信号进行分析而推断出地下结构和目标的性质、位置和几何形状。在本研究中，通过一种名为贪婪通道—空间注意力(Greedy Channel-Spatial attention, GCS attention)的新方法以提高EDMFEBs网络模型的准确性。EDMFEBs反演结果的结构相似性指数(Structural Similarity Index Measure, SSIM)达到了99.21%,平均相对误差(Mean Relative Error, MRE)降低为10.48%,均方误差(Mean Square Error, MSE)降为0.000 336,平均绝对值损失(Mean Average Error, MAE)降为0.001 05,相比于最新的一种基于多感受野双U形卷积神经网络(Double U-shape Convolutional Neural Networks with Multiple Receptive Fields, DMRF-UNet),SSIM和MRE分别提高了1.7%和9.27%,MSE和MAE分别下降了0.000 14和0.000 92。实验表明，该方法提升了反演速度，提高了反演能力，简化了模型参数，提高数据处理效率，节省时间和人力资源。
2023年06期 v.20 843-854页 [查看摘要][在线阅读][下载 3109K]