电阻率法二维各向异性正演与主轴各向异性反演研究
发布时间：2021-10-19 18:08
电法勘探资料的处理解释早期以定性分析为主,随着二维和三维反演技术的逐渐成熟和走向实用化,定量反演已成为实测资料解释的主要手段。众所周知,当前的电法勘探工作都是基于地下介质为各项同性进行的,并且据此进行的电法勘探理论研究在很多方面都取得了大量成果,其广泛应用于地质找矿、水文地质调查、地下水勘测、工程勘察、环境污染调查和治理等领域。然而电性各向异性在地下是自然存在的,与各项同性介质相比其对地下电流密度分布的影响更复杂,因此用各项同性理论去解释各向异性数据会出现很大偏差甚至难以解释。由于各向异性理论方面的研究相对复杂,到目前为止,国内外都是主要基于各向同性介质理论来对野外采集数据进行处理解释。对于各向异性理论方面的研究还是比较少,大部分还是对一维介质等简单各向异性模型进行研究,复杂情况的研究还是很少。而地下介质真实情况是多维各向异性的,因此本文对电阻率法二维各向异性问题进行了研究。本文在正演算法研究中引入各向异性电阻率,相较于传统的标量电阻率,各向异性电阻率是一个张量,其由三个电性主轴电阻率和三个欧拉角计算得到。然后结合地下电位符合的基本方程,推导了电位满足的微分方程和边界条件,并用伽里金法...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各项同性反演各向异性模型
通过分析和解释稳定电流场在地下的分布情况来达到找矿和解决工程地质等问题。其基本的实现过程是：通过电极将直流电与大地连接，使地下形成稳定的电流场，由于电流在地下的流动满足最小能量原理（即电流会沿阻力最小的路劲由正电极流向负电极），而地下介质不同的导电性和地质构造会改变电流的流动路径，因此观测和研究这种变化就能了解地下具体的地质情况。由于电阻率法其原理简单、仪器轻便、经济高效，因此其被广泛应用于近地表电法勘探中。这种方法除了在传统的金属矿勘探、地质构造研究和考古等邻域应用，还在地下水勘探、环境污染勘探、管线探测和工程等领域广泛应用（Daily et al,1992;Slater,1997；雷旭友 等,2009；傅庆凯，2011）。在实际的野外勘探中，人们通常会使用众多的采集装置（即电极的排布和移动方式），常见的有：单极-单极装置，温纳装置，偶极-偶极装置和斯伦贝谢装置。通常来说，这几种装置的相同点是：先用两个供电电极（A 和 B）在研究区域供稳定电流，然后再用两个测量电极（M 和 N）采集数据（如图 2-1）。
但是也只有少部分简单地电模型有解析解。早期人们通常利用物理方法对正演进行模拟，但是由于其操作起来相对复杂，因此现在不怎么用。随着近几年来计算机的快速普及，目前正演一般都采用数值模拟方法，如采用计算效率高的有限差分法和能很好模拟异常体的有限单元法。对于由地表已知的视电阻率信息推导地下空间电阻率的分布的过程我们称之为反演。正演在反演中起核心作用，其是反演的基础，因为反演是通过不断的修正模型，使其正演响应与观测数据的差异达到开始给定的要求，同时模型在此基础上是最光滑的。2.2 岩矿石的电阻率值在自然界中，矿物的电阻率并不像我们想象的那样固定不变，而是在一定范围内取值，电阻率不同不代表不是相同矿物，电阻率相同不代表是同种矿物。岩矿石的电阻率值可在好几个数量级范围内变化，如图 2-2 为 Loke(2004)给出的常见岩矿石电阻率分布范围。
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性介质中大地电磁正演研究综述[J]. 霍光谱,胡祥云,刘敏. 地球物理学进展. 2011(06)
[2]高密度电阻率成像技术在既有线铁路路基病害探测中的应用[J]. 傅庆凯,师学明,李崴,刘铁,王敏. 工程地球物理学报. 2011(04)
[3]超高密度电阻率法在土洞、煤窑采空区和岩溶勘探中应用研究[J]. 雷旭友,李正文,折京平. 地球物理学进展. 2009(01)
[4]地球物理联合反演研究综述[J]. 敬荣中,鲍光淑,陈绍裘. 地球物理学进展. 2003(03)
[5]视电阻率对模型电阻率的偏导数矩阵计算方法[J]. 阮百尧. 地质与勘探. 2001(06)
[6]点源二维各向异性地电断面的直流电场有限元解法[J]. 徐世浙. 山东海洋学院学报. 1988(01)
[7]关于用有限单元法对二维构造作电阻率法模拟的几个问题[J]. 罗延钟,孟永良. 地球物理学报. 1986(06)
博士论文
[1]大地电磁非各向同性介质二维正反演研究[D]. 杨淼鑫.中国地质大学(北京) 2015
[2]各向异性介质的MT正反演研究[D]. 秦林江.浙江大学 2013
[3]任意各向异性电阻率三维非结构有限单元数值模拟及其影响研究[D]. 王威.中国科学技术大学 2013
[4]复电阻率法三维正反演问题研究[D]. 梁盛军.中国地质大学（北京） 2011
[5]大地电磁张量阻抗三维共轭梯度反演研究[D]. 林昌洪.中国地质大学（北京） 2009
硕士论文
[1]2.5维直流电阻率自适应有限元数值模拟[D]. 严波.中国海洋大学 2013
[2]数据空间电阻率二维反演研究[D]. 刘俊华.中国地质大学（北京） 2011
[3]基于非结构化网格的直流电阻率自适应有限元数值模拟[D]. 任政勇.中南大学 2007
本文编号：3445363
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各项同性反演各向异性模型
通过分析和解释稳定电流场在地下的分布情况来达到找矿和解决工程地质等问题。其基本的实现过程是：通过电极将直流电与大地连接，使地下形成稳定的电流场，由于电流在地下的流动满足最小能量原理（即电流会沿阻力最小的路劲由正电极流向负电极），而地下介质不同的导电性和地质构造会改变电流的流动路径，因此观测和研究这种变化就能了解地下具体的地质情况。由于电阻率法其原理简单、仪器轻便、经济高效，因此其被广泛应用于近地表电法勘探中。这种方法除了在传统的金属矿勘探、地质构造研究和考古等邻域应用，还在地下水勘探、环境污染勘探、管线探测和工程等领域广泛应用（Daily et al,1992;Slater,1997；雷旭友 等,2009；傅庆凯，2011）。在实际的野外勘探中，人们通常会使用众多的采集装置（即电极的排布和移动方式），常见的有：单极-单极装置，温纳装置，偶极-偶极装置和斯伦贝谢装置。通常来说，这几种装置的相同点是：先用两个供电电极（A 和 B）在研究区域供稳定电流，然后再用两个测量电极（M 和 N）采集数据（如图 2-1）。
但是也只有少部分简单地电模型有解析解。早期人们通常利用物理方法对正演进行模拟，但是由于其操作起来相对复杂，因此现在不怎么用。随着近几年来计算机的快速普及，目前正演一般都采用数值模拟方法，如采用计算效率高的有限差分法和能很好模拟异常体的有限单元法。对于由地表已知的视电阻率信息推导地下空间电阻率的分布的过程我们称之为反演。正演在反演中起核心作用，其是反演的基础，因为反演是通过不断的修正模型，使其正演响应与观测数据的差异达到开始给定的要求，同时模型在此基础上是最光滑的。2.2 岩矿石的电阻率值在自然界中，矿物的电阻率并不像我们想象的那样固定不变，而是在一定范围内取值，电阻率不同不代表不是相同矿物，电阻率相同不代表是同种矿物。岩矿石的电阻率值可在好几个数量级范围内变化，如图 2-2 为 Loke(2004)给出的常见岩矿石电阻率分布范围。
【参考文献】：
期刊论文
[1]各向异性介质中大地电磁正演研究综述[J]. 霍光谱,胡祥云,刘敏. 地球物理学进展. 2011(06)
[2]高密度电阻率成像技术在既有线铁路路基病害探测中的应用[J]. 傅庆凯,师学明,李崴,刘铁,王敏. 工程地球物理学报. 2011(04)
[3]超高密度电阻率法在土洞、煤窑采空区和岩溶勘探中应用研究[J]. 雷旭友,李正文,折京平. 地球物理学进展. 2009(01)
[4]地球物理联合反演研究综述[J]. 敬荣中,鲍光淑,陈绍裘. 地球物理学进展. 2003(03)
[5]视电阻率对模型电阻率的偏导数矩阵计算方法[J]. 阮百尧. 地质与勘探. 2001(06)
[6]点源二维各向异性地电断面的直流电场有限元解法[J]. 徐世浙. 山东海洋学院学报. 1988(01)
[7]关于用有限单元法对二维构造作电阻率法模拟的几个问题[J]. 罗延钟,孟永良. 地球物理学报. 1986(06)
博士论文
[1]大地电磁非各向同性介质二维正反演研究[D]. 杨淼鑫.中国地质大学(北京) 2015
[2]各向异性介质的MT正反演研究[D]. 秦林江.浙江大学 2013
[3]任意各向异性电阻率三维非结构有限单元数值模拟及其影响研究[D]. 王威.中国科学技术大学 2013
[4]复电阻率法三维正反演问题研究[D]. 梁盛军.中国地质大学（北京） 2011
[5]大地电磁张量阻抗三维共轭梯度反演研究[D]. 林昌洪.中国地质大学（北京） 2009
硕士论文
[1]2.5维直流电阻率自适应有限元数值模拟[D]. 严波.中国海洋大学 2013
[2]数据空间电阻率二维反演研究[D]. 刘俊华.中国地质大学（北京） 2011
[3]基于非结构化网格的直流电阻率自适应有限元数值模拟[D]. 任政勇.中南大学 2007
本文编号：3445363
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