回线源瞬变电磁法探测分辨率研究

发布时间：2020-09-16 09:37

　　 回线源瞬变电磁法因对低阻体敏感,现已成为煤矿水文地质调查的首选方法,用于划分含隔水层,探测赋水异常体,但是目前有关其分辨率问题仍不明确,导致前期施工设计缺乏理论依据,后期资料解释可靠性不足。针对于此,本文采用三维数值模拟的研究方法,计算了不同地电模型、不同回线边长的感应电动势响应,以5%相对异常值为分辨阈值,分析了瞬变电磁法纵、横向分辨率与回线边长的关系,主要研究成果如下:(1)对于同一地电模型,在目标层地层参数保持不变的情况下,当薄层埋深较浅时,发射回线边长的大小对感应电动势响应结果有一定的影响,但当薄层埋深较深时或为高阻薄层时,感应电动势对目标层的敏感性与发射回线边长的大小基本无关,表明纵向分辨率此时也与发射回线边长无关。(2)当发射回线边长固定时,纵向分辨率主要与目标层的地层参数有关。如对于边长为100m的发射回线,其纵向分辨率满足关系式:min 0 1(z/h)(28)16.10590809?(?/?)-16.74251672。其中对于埋深为100m,与围岩的电性差异为1:2的低阻薄层,当薄层厚度大于6.44m时即可分辨;对于埋深为100m,与围岩的电性差异为1:4的低阻薄层,当薄层厚度大于2.1m时即可分辨。(3)对三维异常体的横向分辨率不仅与发射回线边长有关,还与含异常体的模型地层参数有关。当发射回线边长固定为200m,埋深固定为100m时,其横向分辨率满足关系式:0.04520 1 min(/)623.4732L??e-(28)?。其中,对于与围岩电性差异比为1:5的低阻异常体,当异常体大小大于107m×107m×107m时即可分辨;对于与围岩电性差异比为1:10的低阻异常体,当异常体大小大于91m×91m×91m时即可分辨;对于与围岩电性差异比为1:50的低阻异常体,当异常体大小大于56m×56m×56m时即可分辨。(4)对于大小为50m×50m×50m的两个不同间隔同一深度上的双异常体,其极限分辨率为埋深80m,其间隔为60m;对于纵向大小相同,电阻率相同的双异常体,异常分辨结果为一个整体。(5)通过对比不同地层参数的薄层的电磁响应特征,提出可以代表薄层的埋深的8个属性参数作为自变量,计算了不同薄层参数下的样本库,共计3253个样本模型,利用统计学软件SPSS软件,采用逐步多元线性回归方法,建立了薄层埋深的逐步回归方程,并对方程进行了精度检验,检验模型的埋深相对误差均分布在模型埋深相对误差精度范围之内。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631.325
【部分图文】：

图 2-4 均匀半空间地电模型的响应特征 2-4 Response characteristics of a uniform half-space geoelectr接收点在地面发射回线中心处的垂直方向的感应电时刻的时候，回线源瞬变电磁法的感应电动势为常阻率有关，此时电阻率与早期感应电动势成正相关关减时刻成负相关关系，这是因为电磁场在低阻介质中慢的缘故。图 2-4(b)为接收点在发射回线中心地下 动势，随着均匀半空间的电阻率不断增大，接收有效于电磁信号在高阻中扩散较快导致的。从不同电阻电阻率越高，接收信号的幅值越大。状模型的电磁响应特征型的建立，根据上下电阻率的不同划分为 D 型和图 2-5 所示：

图 2-7 三层层状电阻率模型Figure 2-7 Three-layer resistivity model(a) K 型 (b) H 型 (c) Q 型 (d) A 型三层模型计算中所使用的参数如下：矩形发射回线边长 100m,发射电流为10A，采样时间为 1×10-6~1×10-1s 指数等分 50 个时刻，其中每层的电阻率和厚度如表 2-1 所示：表 2-1 三层层状模型地层参数Table 2-1 Stratigraphic parameters of three-layer layered model层状模型 第一层 第二层 第三层K 型模型ρ1=50Ωm ρ2=500Ωm ρ3=50Ωmh1=100 m h2=100 m ——H 型模型ρ1=500Ωm ρ2=50Ωm ρ3=500Ωmh1=100 m h2=100 m ——Q 型模型ρ1=500Ωm ρ2=50Ωm ρ3=5Ωmh1=100 m h2=100 m ——A 型模型ρ1=5Ωm ρ2=50Ωm ρ3=500Ωmh1=100 m h2=100 m ——

而对比图 3-5(a)、 (c)和(e)以及对比图3-5(b)、 (d)和(f)可知，在其他条件一定的情况下，围岩的电阻率越大，出现感应电动势差异极值和电阻率差异极值出现的时刻，向前顺延，这是因为瞬变电磁信号在高阻层中传播速度更快导致的，但是极值的幅值基本不变，说明感应电动势差异极值和电阻率差异极值受围岩的电阻率这个单一因素影响不大，主要与薄层

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本文编号：2819701