跨孔电磁波透视法在荷叶塘高架桥岩溶探测中的应用_吴有林

第33卷第1期物探与化探V o.l33,N o.1 2009年2月G E O PHY SICAL&GEO C HE M I CA L EXPLORAT I ON Feb.,2009跨孔电磁波透视法在荷叶塘高架桥岩溶探测中的应用

吴有林1,陈贻祥2,聂士诚1

(1.湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙410008;2.中国地质科学院岩溶地质研究所,广西

桂林541004)

摘要:荷叶塘高架桥桥位区岩溶强烈发育。为查明各桥墩位置深部岩溶发育的类型、规模,勘察中采用了跨孔电磁波透视法。结合钻探和跨孔电磁波测试结果对该桥桥墩位置深部岩溶发育的规律进行了分析,对跨孔电磁波测试的验证和效果进行了讨论。钻孔验证表明跨孔电磁波透视法探测精度较高。综合分析表明,可应用跨孔电磁波透视法成果作为确定桩基础持力层的辅助依据。

关键词:跨孔电磁波透视;荷叶塘高架桥;岩溶探测

中图分类号:P631文献标识码:A文章编号:1000-8918(2009)01-0102-03

荷叶塘高架桥是二连浩特至广州国家公路湖南省永州至蓝山(湘粤界)高速公路第2合同段中的一座大跨径、高墩特大型桥梁,位于湖南省宁远县境内,属永州至蓝山高速公路上的控制性工程,桥梁建成后对改善周边地区的交通和经济环境均具有重大意义。桥梁中心桩号K52+900,跨径为66m+3* 110m+66m+66m+4*110m+66m。谷地中桥梁墩高75~85m,桥梁总长1038m。桥梁勘察采用了调查、钻探、高密度电法、跨孔电磁波透视法等综合勘探手段。由于桥位区谷地中卵石、漂石层发育厚度巨大,钻探难度极大,而单纯通过钻孔资料分析岩溶发育规律,存在一定的局限性,且勘察周期长,效率低。为克服钻孔的一孔之见,且对孔间岩溶发育的类型、规模有较精确的判断,本次勘察采用了跨孔电磁波透视法进行勘探,并将其成果与钻探成果进行分析,综合确定桩基础的奠基高程,从而将跨孔电磁波透视成果应用作为确定桩基础的辅助依据。跨孔电磁波透视法探测技术,在探测深部溶洞、溶沟、溶蚀裂隙等方面具有独特的优势,其基本原理国内外已有介绍[1-3]。

1桥位区岩溶发育的基本特征

通过调查、钻探发现,桥位区岩溶现象包括裸露型、覆盖型2大类。

裸露型岩溶分布于桥位区两侧地势相对陡峭基岩大片裸露的山坡上。北侧山坡上岩溶形态主要为水平向发育的溶洞,其发育受NE及SE方向节理控

收稿日期:2008-02-10制,且以NE方向为主。南侧山坡上成带连片发育竖向的落水洞、溶沟、溶槽等,水平向的溶洞也较发育;落水洞发育于NE、NW两组节理交汇处,溶沟、溶洞等多呈NE走向。两侧山坡脚均发育近NE走向的地下暗河。

覆盖型岩溶主要分布于地势相对较低、地形较为平缓的谷地中,覆盖层为漂石、卵石层,间夹亚黏土,厚度一般15~52m。谷地中所有钻孔遇洞(沟)率100%,钻孔线岩溶率5.5%~30%,平均为15%,因此,岩溶强烈发育。高密度电法成果显示,谷地中岩溶成带分布,走向多为NE。

综合调查、钻探及高密度电法资料分析,发现桥位区岩溶发育总体受桥位区内发育的4条断层带控制,这些断层基本平行,均为NE走向,断层带宽度一般3~20m,间距150~320m不等,断层带中岩石已重新胶结成岩,断层带中及附近岩溶发育规模、深度均相对更大。勘察期间,已建议设计单位对墩台位置进行调整,墩台设置已避开了这些断层带。

2跨孔电磁波透视法测试布置方案

由于岩溶强烈发育地段及深度较大的地段主要分布于2号墩至10号墩,这些墩位基础设计为群桩。其中,2~4号墩、6~9号墩为刚构墩,每墩采用4排每排6根桩;5号、10号墩为连续墩,每墩采用3排每排6根桩;各桥墩内的相邻桩间距均为3.8m。跨孔电磁波透视法(以下简称CT)测试剖面主要布置在这些桥墩处,C T测线均布置于同一桥墩中。勘

1期吴有林等:跨孔电磁波透视法在荷叶塘高架桥岩溶探测中的应用

察过程中,在保证探测有效精度的前提下,尽量将CT 测线布置在各墩台外侧钻孔处,以便尽可能扩大深部岩溶发育情况的探测范围,从而尽量减少钻孔布置,而同时能够满足设计要求,一般均在测线中间选择性地布置了验证钻孔。

图1为实际布置的CT 测试钻孔和测线位置。之所以出现图1c 中的测线布置情况,是因为漂石层厚度大,设计作为CT 测试的钻孔发生了垮壁或试验过程中PVC 管发生爆裂等情况,而无法在设计CT 测试位置进行,

故而改在现测试孔位进行。

图1 荷叶塘高架桥桥墩CT 测线布置示意

3 跨孔电磁波透视法成果分析

3.1 精确判断岩面起伏

CT 测试的解释成果,可以精确反映同一桥墩内岩面起伏的细节情况,揭示覆盖层在相对较小范围内的厚度细节变化。例如,3、6、7、8号墩处,根据CT 测试成果解译剖面所反映的岩面起伏情况与单纯利用钻孔资料所勾绘的岩面起伏存在较大差异,因而,C T 测试资料能较好地弥补钻孔资料在揭示岩面起伏方面的局限性。

由于桥位区发育的覆盖层主要为漂石、卵石,不

仅在该种地层中进行勘察钻探难度极大,而且在该地层中施工成(孔)桩难度也很大,精确揭示岩面起伏情况或覆盖层的厚度变化,对准确指导施工也具有重要意义。3.2

判别孔间岩溶发育情况

图2 荷叶塘高架桥墩跨孔电磁波透视法解释剖面

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物 探 与 化 探33卷

在岩溶强烈发育的地段,即便进行逐桩钻探,单纯利用钻孔资料勾画深部溶洞或准确判别溶洞与溶沟的差异,因工程经验的差异以及理解的不同,也会存在很大的差异,而跨孔电磁波透视法则可弥补这方面的不足。

通过CT 测试资料分析,我们发现2、3、6、10号墩处深部岩溶十分发育,岩溶规模相对较大,形态相对复杂;而7、8号墩处深部岩溶规模相对较小,岩溶形态也较为简单。图2中CT 测试所反映的深部溶洞的变化规律以及岩溶发育的灰岩与较为完整的灰岩的相互关系,通过钻探是不可能完全查明其细微变化的。因此,借助于CT 测试成果,我们对孔间地带的深部岩溶空间分布规律,有了更清晰的判断。另外,CT 测试资料对于判别溶沟、溶洞的差异以及孤石的存在也有帮助作用。3.3 辅助确定桩基础的奠基高程

通过钻探验证,发现CT 测试所揭示的岩溶异常界限与验证钻孔揭示的实际界限误差一般为20~80c m 之内,对于岩溶强烈发育的地段来说,这种精度已可满足设计和规范要求。

考虑到本桥岩溶强烈发育的情况,以及桥墩采用群桩基础的实际,勘察钻孔布置一般采用梅花状均布,因此,通过钻探首先已能够控制各桥墩处岩溶发育的深度、规模等总体情况。但小口径勘探孔揭露的岩溶情况可能与大直径桩范围内的岩溶情况存在差别,因而,在确定桩基础奠基高程时,不是单纯依靠钻孔或CT 测试资料,而是综合考虑了钻探和CT 测试剖面上所显示的岩溶发育规律,从而确定桩

基础奠基高程。例如,图2中关于7#墩的奠基高程确定,在7号墩第4排的1、3、6号桩(分别对应ZK7-4-1、Z K7-4-3、ZK7-4-6)位置既考虑钻孔内揭示的溶洞或溶沟深度,同时还考虑了CT 测试反映的岩溶边界的延伸趋势;无钻孔位置,建议奠基高程则避开或穿过图中所圈出的岩溶异常位置;其他桥墩桩基础持力层的选择以及奠基高程的确定,均是按钻探和CT 测试资料相结合综合判断的思路进行。

4 方法存在的不足

跨孔电磁波测试作为探测岩溶实是一种较为精确的探测方法,但是,考虑到这种探测方法仍属于物探的范畴,它所能反映的仍然是物性及其差异的综合特征。对于具有相同物性的不同地质体及其界限的确定,须借助钻探资料或其他手段获得的资料进行综合分析。CT 探测方法所圈定的界限精度与实际揭示的尺寸尚存在一定误差,这种误差的消除可在施工验槽等过程中加以修正。

鉴于本桥岩溶强烈发育,岩溶发育规律复杂,笔者所作的分析可能存在不足之处,敬请同行专家批评指正。参考文献:

[1] 吴以仁,邢凤桐.钻孔电磁波法[M ].北京:地质出版社,1982.[2] 常士骠.工程地质手册(第四版)[M ].北京:中国建筑工业出

版社,2007.

[3] 甘伏平,李金铭,黎华清,等.跨孔电磁波透视法在岩溶探测中

的应用[J].物探与化探,2006,30(4):303.

THE APPLI CATI ON OF CRO SS -HOLE ELECTROMAGNATI C

W AVE -PENETRATING M ETHOD TO DETECT KARST IN HEYETANG VI ADUCT

WU Y ou -li n 1

,C HEN Y-i x iang 2

,N IE Sh-i c heng

1

(1.H unan P l ann i ng S urvey&Desi gn In stit u te o f Co mmun ic a tions ,Chang sha 410008,Ch i na;2.In stit u te of K arstG eolo gy,CAGS,Gu ilin 541004,

C hina)

Ab stract :K arst i s deve l oped i ntensely i n H eyetang v i aduct .The cross -ho l e e lectro m agnetic wave -penetrati ng m et hod has been used to de tect type and sca le o f karst i n H eyetang v iaduct .T he la w of deep karst of the viaduct has been ana l y sed accord i ng to ach ievem ents o f drilling and cross -ho le electro m agne ti c w ave -penetra ting .T esti ng and effecti on have been discussed and eva l uated .A ccordi ng to testi ng of dr illi ng ,w e have f ound tha t detecti ng prec i s i on o f cross -ho le electro m agne ti c wave -penetrati ng i s h i gh .The co m prehensive analyzi ng has m ade known that cross -ho le electro m agne ti c w ave -penetra ting m ethod can be used to be an aux iliary m ean on deter m i n i ng bea ri ng l ayer o f p ile founda ti on .

K ey w ords :cro ss -ho l e e lectrom agnetic w ave -penetrati ng m e t hod ;H eyetang v iaduct ;karst

作者简介:吴有林(1968-),男,1996年毕业于中国科学院长沙大地构造研究所,获理学硕士学位,高级工程师。主要从事公路交通工程地质勘察工作。

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瞬变电磁法的应用

山东盛泉矿业有限公司 科技进步成果奖励申报书 成果名称：瞬变电磁法在有掘必探工作中的应用 完成单位：沈家峁煤矿技术科（盖章）协作单位：（盖章）填报日期： 2016 年 9 月 10 日

成果名称瞬变电磁法在有掘必探工作中 的应用 成果起止日期 成果的主要内容： 一、项目简介 随着矿井开采深度的加大，矿井水文地质条件日趋复杂，为防止矿井水害事故发生必须加强探放水管理，严格执行有掘必探、先探后掘、有采必探、先治后采的探放水原则，坚持物探先行、钻探验证、化探跟进的综合探测程序科学有效的开展井下探放水工作，原有的物探设备直流电法仪由于施工难度大、条件要求高、探测结果可靠性差已不符合井下物探要求，矿井瞬变电磁法是当前应用范围广的一种电法勘探技术。此方法观测的是二次场，能够较为直观的进行近区观测(能够使用重叠回线装置)，对低阻含水体特灵敏、不易受体积效应的影响、纵横向分辨率高，而且施工作业方便、快捷、效率比较高。因此，在煤矿水文地质探测方面有很高的应用价值。瞬变电法探测优点：高定向性（方位性)、高分辨率、有效探测距离大、适应性强、易于施工、效率高。YCS150型瞬变电磁仪具备操作简单、小功率、小线圈、大测深、分辨能力及抗干扰能力强、物探结果精度高、成图简单等优点现已投入使用，为更好的服务于井下探放水作业还需对瞬变电磁法探测的应用进行探索研究。 二、YCS150瞬变电磁施工方法 1、掘进迎头探测施工方法： 迎头超前探测，采用偶极共轴法，即发射线圈距接收线圈3-5米；发射线圈2*2米双匝，接收线圈直径0.6米；发射电压7.2V，电流2A;对迎头顺层方向、斜向上、两个平面分别按7个角度进行探测，探测距离为距迎头150米范围的前方视电阻率扇形图。布置方案如图1-1和1-2。 图1-1 现场施工布置框图

无线电波透视法及特点

1、现状与应用效果 预先探明采煤工作面内的地质构造以保证采煤，特别是是综采的顺利进行，是矿井地质工作的重要任务。但是随着采煤机械化程度的提高，要求在开矿前、开采中提前查清地质构造及其它地质异常的程度越来越高。因此，必须寻找新的手段，采用原有地质手段和方法已不能很好地解决小构造的探测问题。 将0.5*106~107H2的高频发射机置于钻孔或坑道中，由它发射的高频电磁波通过地下岩石介质向四周空间传播。如在传播过程中遇到具有不同电学性质的矿体时，电磁波的传播规律将大大改变。在不同电性介质的分界面上，电磁波能量将有一部分被反射回来，称为反射波。另一部分穿过界面，在矿体中穿行，称为透射波。若测量的是穿过矿体的那部分电磁波，并根据矿体与岩石吸收电磁波能量的差异来推断矿体的存在与否，称为无线电波透视法。坑道无线电波透视法的物理基础。 坑道无线电波透视法是一种地下电磁波法。电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性不同，它们对电磁波能量的吸收有一定差异，电阻率低的岩，矿石具有较大的吸收作用。另外，伴随断裂构造所出现的界面，能对电磁波产生折射，反射等作用，也会使电磁波能量衰减和损耗。因此，如果在发射机和接收机之间，电磁波穿越煤层的途径中，存在与煤层电性不同的地质体，如陷落柱、断层或地质构造，电磁波能量就会被其吸收或完全屏蔽，信号显著减弱，甚至接收不到，形成透视异常变换发射机与接收机的位置，测得同一异常的“阴影区”这些“阴影区”交会的地方，就是异常的位置。研究煤层、各种岩石及地质构造对电磁波传播的影响所造成的各种异常，从而进行地质推断解释，就是坑道无线电波透视法的物理基础。 2、特点与应用条件 坑道无线电波透视法的主要特点： 坑道无线电波透视法的局限性。 由于全国各个矿区煤层的赋存情况、回采条件各不相同，故根据无线电波透视法的特点将其适用条件简单归结为以下几个方面： 煤的变质程度 煤层厚度 煤层倾角 井下工作方法 准备工作 在下井进行无线电波透视工作以前，应了解坑透工作面中电缆，金属管道、电气设备等主要人工导体颁布以及巷道高度、支护材料、瓦斯浓度等情况，同时要了解工作面内已揭露的地质构造、水文地质等。 在地面准备好下井仪器。检查发射机和接收机的电源、电压是否符合要求。 井下观测 观测方法 同步法： 定点法 布点时需注意下列问题： 1、发射点应尽量设置在没有或少有人工导体（电缆、金属管）的巷道中。 2、发射点应尽量在远离构造的位置上。

瞬变电磁法在地质勘探中的应用

瞬变电磁法在地质勘探中的应用 姓名：杨帅班级：资工803 学号：20081338 摘要:在地下水勘查工作中,用常规物探方法难以划分地层的结构、确定断裂构造的位置、查明基岩面的起伏形 态及判断地下水的赋存状况。通过瞬变电磁法(TEM)勘测并结合钻孔资料分析,对上述地质问题有了一些突破性 的认识,证明了瞬变电磁法在勘查工作中的有效性。当地下存在电性不均匀体时,通过瞬变电磁法会观测到电性 不均匀体的涡流异常场,进而推断矿体、地下水、地质构造等地下盲体的存在和部位。依据此特征成功地将瞬变电 法在探测中进行了应用。 关键词:瞬变电磁法;视电阻率;等值线;地下水勘查 0前言 随着我国国民经济快速发展,对能源的需求日益增大。 煤炭是我国目前主要能源之一,在煤矿生产和建设中,地质 构造直接影响煤矿生产安全生产和建设的重大灾害之一。 由于瞬变电磁法易于加大勘探深度,具有分辨能力强、工作效率高、受地形影响小等特点,近几年越来越受到人们的重视,被广泛用于油气田、地热、煤炭以及地下水勘查等领域。可以借助被探测地质体所产生的瞬变效应来划分地层结构、确定地质构造的位置、查明基岩面的起伏形态及判断地下水的赋存状况。 1勘探区概况 勘探区位于太行山西麓,沁水煤田东北部边缘中段, 地表部分面积被黄土覆盖,仅在工区内有部分基岩出露, 其它部分地段基岩出露。根据周边出露及揭露地层由老到 新有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、第四系。

该区的电性特征:第四系多由黄色、红棕色、褐色亚 粘土及砂土组成,不整合于各时代地层之上。厚度不大, 导电性能强,整个新生界松散层及地表强风化岩层从全区 资料对比来看均呈相对中低阻反映。 二1煤层顶板大占砂岩裂隙较发育,含有裂隙水,是煤层顶板直接含水层。采掘使煤层顶板岩层变形、破坏,形成冒落带、裂隙带和弯曲变形带。区内顶板砂岩虽厚度大、且较稳定,裂隙亦较发育,但由于其上被多层砂质泥岩、泥岩隔水层所分割,补给和储存条件均较差,富水性弱。因此煤层顶 板砂岩孔隙裂隙水常以滴水、淋水的形式进入矿井,很少形成突水。由于砂岩赋水的不均一性,在其富水区及导水裂隙密集带,顶板砂岩会形成突水,但突水量一般不会太大。3·2导水通道 充水通道主要有断裂导水通道、煤层顶板采动裂隙通 道、煤层底板采动裂隙通道、废弃井筒、巷道等。矿区覆盖层 沉积厚度不大,前部裂隙和开采后的塌陷为上部煤层开采充足水通道;局部断层2侧岩层裂隙发育带,为矿井的主要充 水通道;煤层开采后,地质条件发生变化,断层带的稳定性遭 受破坏,可成为矿井的充水通道;区内勘探阶段封闭不良的 钻孔和废弃井筒也可成为矿井的充水通道。 4结论 (1)主要含水层为碳酸盐类岩溶裂隙含水层、碎屑岩类 孔隙裂隙含水层和松散岩类孔隙含水层。 (2)韩庄矿的充水水源主要为煤层顶底板砂岩裂隙水、 沿裂隙通道入渗的第四系松散孔隙水、太原组岩溶裂隙水和寒武系岩溶裂隙水,老窑水为主要威胁水源。 (3)充水通道为断层带裂隙发育及采空塌陷带。 参考文献: [1]房佩贤,等.专门水文地质学[M].北京:地质出版社,1996. [2]杨孟达,等.煤矿地质学[M].北京:煤炭工业出版社,2000.

有限元素法有限体积法有限差分法有限容积法的区别

1.1 概念 有限差分方法(FDM)是计算机数值模拟最早采用的方法，至今仍被广泛运用。该方法将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域。有限差分法以Taylor级数展开等方法，把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散，从而建立以网格节点上的值为未知数的代数方程组。该方法是一种直接将微分问题变为代数问题的近似数值解法，数学概念直观，表达简单，是发展较早且比较成熟的数值方法。 1.2 差分格式 （1）从格式的精度来划分，有一阶格式、二阶格式和高阶格式。 （2）从差分的空间形式来考虑，可分为中心格式和逆风格式。 （3）考虑时间因子的影响，差分格式还可以分为显格式、隐格式、显隐交替格式等。 目前常见的差分格式，主要是上述几种形式的组合，不同的组合构成不同的差分格式。差分方法主要适用于有结构网格，网格的步长一般根据实际地形的情况和柯朗稳定条件来决定。 1.3 构造差分的方法 构造差分的方法有多种形式，目前主要采用的是泰勒级数展开方法。其基本的差分表达式主要有三种形式：一阶向前差分、一阶向后差分、一阶中心差分和二阶中心差分等，其中前两种格式为一阶计算精度，后两种格式为二阶计算精度。通过对时间和空间这几种不同差分格式的组合，可以组合成不同的差分计算格式。 2. FEM 2.1 概述 有限元方法的基础是变分原理和加权余量法，其基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。采用不同的权函数和插值函数形式，便构成不同的有限元方法。 2.2 原理 有限元方法最早应用于结构力学，后来随着计算机的发展慢慢用于流体力学、土力学的数值模拟。在有限元方法中，把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元，在每个单元内选择基函数，用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解，整个计算域上总体的基函数可以看为由每个单元基函数组成的，则整个计算域内的解可以看作是由所有单元上的近似解构成。在河道数值模拟中，常见的有限元计算方法是由变分法和加权余量法发展而来的里兹法和伽辽金法、最小二乘法等。 根据所采用的权函数和插值函数的不同，有限元方法也分为多种计算格式。 （1）从权函数的选择来说，有配置法、矩量法、最小二乘法和伽辽金法； （2）从计算单元网格的形状来划分，有三角形网格、四边形网格和多边形网格； （3）从插值函数的精度来划分，又分为线性插值函数和高次插值函数等。 不同的组合同样构成不同的有限元计算格式。

无线电波透视技术在66111工作面的应用

无线电波透视技术在66111工作面的应用 66111工作面除上风巷、切眼、下顺槽揭露的地质异常区得到控制外，工作面内其它异常区均未得到控制，且采用传统的地质工作方法不能准确的预测得出，因而矿采用无线电波透视技术进行探测。 标签：无线电波地质异常区 1地质概况 新庄孜矿66111工作面回采B11b煤，属二叠系下统下石盒子组煤层。B11b 煤为结构简单的中厚煤层，平均煤厚3.6m。走向长度约为400m，倾向长度平均177.5m。直接顶板为砂质泥岩，褐灰色，含大量植物化石，厚度2.0～5.0m；平均厚3.5m；老顶为细砂岩，灰～浅灰色，含白云母碎片，厚度2.0～4.0m，平均厚3.0m；直接底为砂质泥岩，灰褐色，含植化条带，厚1.0～2.5m。该工作面的主要充水因素为顶板砂岩水、构造裂隙水以及上阶段老塘水。 2探测前的准备工作 （1）通过反复实验，合理选择最佳的工作频率。用3个频点0.3MHZ、0.5MHZ 和1.5MHZ进行无线电波发射，然后综合对比3个频点所形成“阴影区”并结合风巷、顺槽实际所揭露的地质资料，分析发现0.3 MHZ所形成的“阴影区”最清晰且与实际地质质料最相符。因而本次无线电波透视CT工作采用WKT-E型无线电波坑道透视仪，工作频率采用0.3MHZ。WKT-E型无线电波坑道透视仪发射机和接收机为矿用本质安全型。（2）排除巷道内的环境干扰因素。由于巷道中有电缆、水管、风管等导体和电动机、刮板机等电动设备的存在，可以使电磁波沿导体传播并做为二次幅射源射出电磁波，这样不仅对透视测量造成干扰，而且消耗了穿透煤层的电磁波能量，严重影响了透视法的地质效果。因此，探测前先拆除人工导体，停水、停电，电缆在接线盒处断开，使巷道内的干扰因素达到最小；让按收端远离金属导体，测量中合理安排测点及位置，尽量避开巷道揭露的断层及异常带；天线要与巷道垂直。（3）施工布置与数据采集。现场数据采集于2010年9月9日完成。工作面走向长度约为400m，倾向长度平均约177.5m。采用无线电波透视技术在上风巷、下顺槽巷道内分别发射和接收。在上风巷和下顺槽共布置16个发射点，其中77号和580号发射点接收11个实测场强值，其他发射点接收21个实测场强值；本次坑透发射点间距为50m，接收点间距5m。（4）探测成果。本次利用场强对比法、无线电波透视吸收系数CT成像进行综合解释，见图1、2。 通过对图1、2分析，工作面内存在四个异常区。 探测解释构造异常区特征分析： 3结论与建议

第二章计算流体力学的基本知识

第二章计算流体力学的基本知识 流体流动现象大量存在于自然界及多种工程领域中，所有这些工程都受质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律的支配。这章将首先介绍流体动力学的发展和流体力学中几个重要守恒定律及其数学表达式，最后介绍几种常用的商业软件。 2.1计算流体力学简介 2.1.1计算流体力学的发展 流体力学的基本方程组非常复杂，在考虑粘性作用时更是如此，如果不靠计算机，就只能对比较简单的情形或简化后的欧拉方程或N-S方程进行计算。20 世纪30～40 年代，对于复杂而又特别重要的流体力学问题，曾组织过人力用几个月甚至几年的时间做数值计算，比如圆锥做超声速飞行时周围的无粘流场就从1943 年一直算到1947 年。 数学的发展，计算机的不断进步，以及流体力学各种计算方法的发明，使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性，这又促进了流体力学计算方法的发展，并形成了"计算流体力学" 。 从20 世纪60 年代起，在飞行器和其他涉及流体运动的课题中，经常采用电子计算机做数值模拟，这可以和物理实验相辅相成。数值模拟和实验模拟相互配合，使科学技术的研究和工程设计的速度加快，并节省开支。数值计算方法最近发展很快，其重要性与日俱增。 自然界存在着大量复杂的流动现象，随着人类认识的深入，人们开始利用流动规律来改造自然界。最典型的例子是人类利用空气对运动中的机翼产生升力的机理发明了飞机。航空技术的发展强烈推动了流体力学的迅速发展。 流体运动的规律由一组控制方程描述。计算机没有发明前，流体力学家们在对方程经过大量简化后能够得到一些线形问题解读解。但实际的流动问题大都是复杂的强非线形问题，无法求得精确的解读解。计算机的出现以及计算技术的迅速发展使人们直接求解控制方程组的梦想逐步得到实现，从而催生了计算流体力

有限差分法、有限单元和有限体积法简介

有限差分法、有限单元法和有限体积法的简介 1.有限差分方法 有限差分方法(Finite Difference Method，FDM)是计算机数值模拟最早采用的方法，至今仍被广泛运用。该方法将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域。有限差分法以Taylor级数展开等方法，把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散，从而建立以网格节点上的值为未知数的代数方程组。该方法是一种直接将微分问题变为代数问题的近似数值解法，数学概念直观，表达简单，是发展较早且比较成熟的数值方法。 对于有限差分格式，从格式的精度来划分，有一阶格式、二阶格式和高阶格式。从差分的空间形式来考虑，可分为中心格式和逆风格式。考虑时间因子的影响，差分格式还可以分为显格式、隐格式、显隐交替格式等。目前常见的差分格式，主要是上述几种形式的组合，不同的组合构成不同的差分格式。差分方法主要适用于有结构网格，网格的步长一般根据实际地形的情况和柯朗稳定条件来决定。构造差分的方法有多种形式，目前主要采用的是泰勒级数展开方法。其基本的差分表达式主要有三种形式：一阶向前差分、一阶向后差分、一阶中心差分和二阶中心差分等，其中前两种格式为一阶计算精度，后两种格式为二阶计算精度。通过对时间和空间这几种不同差分格式的组合，可以组合成不同的差分计算格式。 2.有限元方法 有限元方法(Finite Element Method，FEM)的基础是变分原理和加权余量法，其基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。采用不同的权函数和插值函数形式，便构成不同的有限元方法。 有限元方法最早应用于结构力学，后来随着计算机的发展慢慢用于流体力学的数值模拟。在有限元方法中，把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元，在每个单元内选择基函数，用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解，整个计算域上总体的基函数可以看为由每个单元基函数组成的，则整个计算域内的解可以看作是由所有单元上的近似解构成。 在数值模拟中，常见的有限元计算方法是由变分法和加权余量法发展而来的

瞬变电磁法在探测地下溶洞中的应用

瞬变电磁法在探测地下溶洞中的应用 【摘要】：介绍了瞬变电磁法应用于工程地球物理勘探的进展情况及应用效果，通过对实际探测资料的分析，论证了瞬变电磁法应用于工程地球物理勘探的可行性和有效性。 关键词：瞬变电磁法；地球物理勘探;地下溶洞 [ abstract ] : this paper introduces the development situation and the application result of transient electromagnetic method is applied to the engineering geophysical exploration, based on the analysis of the actual detection data, demonstrates the feasibility of transient electromagnetic method is applied to the engineering geophysical exploration and effectiveness. key words: transient electromagnetic method; geophysical exploration; karst cave 中图分类号：p624 文献标识码：文章编号：2095-2104（2013）1-0020-02 1引言 瞬变电磁法（tem）近几年来在国内外得到迅速发展，在金属矿勘探、油气田勘探和煤田勘探等勘探中得到广泛应用。并且它正开始步入工程勘察、地下水及地热勘察的行列中。为了研究 tem 法在地下空洞勘察中的有效性，几年来进行了大量的试验研究工作。

电磁波屏蔽涂敷方法与相关技术

本技术涉及一种电磁波屏蔽涂敷方法，作为在金属或非金属材料的表面进行电磁波屏蔽涂敷的方法，其中，包括：预处理步骤，对材料表面进行清洗，在涂敷之前，进行干式表面蚀刻；表面晶种置换成型步骤，在经预处理的表面形成金属晶种层；第一镀金步骤，利用第一金属来在晶种层表面进行无电解镀金，以实现基础屏蔽功能；以及第二镀金步骤，利用第二金属来在第一金属镀金层表面进行无电解镀金，以实现最终屏蔽功能，上述第一金属为铜，上述第二金属为钨，本技术提供的电磁波屏蔽涂敷方法可适用于智能汽车、移动设备及可穿戴设备的构件表面，具有优秀的电磁波屏蔽效果、涂敷耐久性，可缩短生产时间，费用方面的经济性优秀。 权利要求书 1.一种电磁波屏蔽涂敷方法，在金属或非金属材料的表面进行电磁波屏蔽涂敷，其特征在于， 包括：

预处理步骤，对材料表面进行清洗，在涂敷之前，进行干式表面蚀刻； 表面晶种置换成型步骤，在经预处理的表面形成金属晶种层； 第一镀金步骤，利用第一金属来在晶种层表面进行无电解镀金，以实现基础屏蔽功能；以及 第二镀金步骤，利用第二金属来在第一金属镀金层表面进行无电解镀金，以实现最终屏蔽功能， 上述第一金属为铜，上述第二金属为钨， 在上述第一镀金步骤中，在pH为8至10、温度满足20℃至40℃的50g/L至100g/L的氯化铜溶液浸渍形成晶种层的材料的表面达到1分钟至10分钟来进行无电解镀金， 在上述第二镀金步骤中，在pH为6至8、温度满足70℃至80℃的20g/L至60g/L的钨酸铵水合物溶液浸渍形成第一镀金层的材料的表面达到10分钟至50分钟来进行无电解镀金， 在上述表面晶种置换成型步骤中， 晶种层所包含的金属为镍及铁， 在温度为150℃至250℃、真空度为10-5mmHg至10-3mmHg的条件下，对材料的表面进行1分钟至15分钟的金属等离子溅射涂敷。 2.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽涂敷方法，其特征在于，通过上述第一镀金步骤形成的第一镀金层的厚度为0.05μm至5μm。 3.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽涂敷方法，其特征在于，通过上述第二镀金步骤形成的第二镀金层的厚度为1μm至10μm。

无线电波透视法及其应用

无线电波透视法及其应用 摘要:预先探明待采工作面的地质构造以保证采煤特别是综采的顺利进行, 是矿井地质工作中的重要任务。随着采煤机械化程度的提高, 要求在采前探清待采工作面内的地质构造及地质现象的程度越来越高。只局限地应用传统的地质手段和方法已不能很好地适应现代化采煤的要求。无线电波透视法是利用无线电波在钻孔和坑道中的发射和接收来确定地下介质特性和地质构造的一种物探方法。当电磁波在地下有耗介质中传播时，遇到岩性不同的分界面就会产生不同的电磁波反射、折射、透射和频散、吸收等，通过研究接收到的电磁波的性质达到探测地下目标物的目的。本文简述了该方法的理论，描述了方法的分类，概述了目前使用的发射天线、接收天线和常用的仪器，总结了井下工作方法和解释方法，最后给出了应用实例说明其应用效果。 关键词: 综采无线电波透视法发射接收资料解释 1无线电波透视法技术原理 1.1点电流元在无限均匀有耗介质中的场 点电流元是指长度无限小或较波长甚小的线性电流单元，又称电偶极子或基本电阵子。它本身不能单独存在，但是组成实际天线的基本单元。设电偶极子位于球坐标系的原点，且沿坐标系的z 轴方向放置。电偶极子的电流强度为I，是常数；dl 是电偶极子的长度，且电偶极子的长度dl≤el 和dl≤r(这里el 是导电介质中的波长，r 为收发距)，因此，可以近视地认为电偶极子是位于坐标原点的点电源。在钻孔无线电波透视法的实际应用中，一般要求接收天线位于发射天线的远区场，即当kr≥1 或r≥el 时，电场分量和磁场分量可由下式表示

它们是电偶极子在远区场条件下产生的电磁场分量。H?表示的是磁场分量，E ?、E?表示的是电场分量，电场分量与磁场分量之比为： η称为介质的波阻抗。在自由空间中，ε= ε0，μ=μ0，易于求出η=η0=120π。 1.2无线电波透视法工作原理 无线电波透视法是根据电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩层和煤层的电性(电阻率ρ和介电常数ε) 的不同，它们对电磁波的吸收不一致的原理，来探测待采工作面内的地质异常体。当在工作面的一侧向另一侧发射电磁波,若其间存在着低于煤层电阻率的地质构造时，电磁波能量就会被吸收或完全屏敝，使信号显著减弱或收不到信号，从而形成一个“阴影区”，交换发射机与接收机的位置,测得同一个异常体的“阴影区”，即为所要探测的异常体的位置和范围。 在实际工作中，电磁波在穿过煤层途中遭到断层、陷落柱或其它构造时，波能量被吸收或完全被屏蔽，则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号，形成所谓的透视异常（又称阴影异常）。研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电波透视异常，从而进行地质推断和解释，这就是无线电波透视的基本工作原理。 2无线电波透视法的特点及局限性 仪器轻便，接收机与发射机一般都在5kg左右，加上辅助设备总重要也不很大，有利于在煤矿井下工作。所需工作人员比较少，一般4~5人即可正常开展工作。透视距离一般可达150~220m，抗干扰大透距仪器有可能达320 m。坑透法局限性在于只能做透射测量，不能做反射测量，其主要工作必须在两条巷道内进行，探测两条巷道之间同一煤层内的地质异常体（地质构造），在只有一条巷道的情况下开展坑透工作要采用钻孔透视法。坑透仪测量时干扰因素比较多，金属支架、接地铁轨、风管、水管、特别是电缆及其他金属导体以动力设备都可能造成干扰，坑透工作时，必须采取其它抗干扰的措施。 3无线电波坑道透视法的应用条件 无线电波坑道透视法的应用条件主要取决于煤、岩层对电磁波的吸收系数β。不同的煤层和岩层，由于它们的电性不同，因此对电磁波的吸收程度（即吸收系数）也不相同。这就是说，介质（煤层或岩层）的吸收系数越大，透视的距离越小，适用条件越差。当透视距离不能满足一般采煤工作面对透射的需要时，无线电透视法就失去其使用价值。当然，在降低工作面频率的情况下，探测距离就会有所增大，但探测精度也将降低。由于全国各个矿区煤层的赋存情况、回采条件各不相同，故根据无线电波透视的特点将其适用条件简单归结为以下几个方面： ⑴煤的变质程度。从褐煤到无烟煤，随着变质程度的不同，其电阻率也不相同，烟煤系列各种牌号的煤电阻率都比较高，吸收系数β小，因此坑透的透视距离大。褐煤与无烟煤的电阻率比较低，吸收系数大，因此透视距离小。

有限元法与有限差分法的主要区别

有限元法与有限差分法的主要区别 有限差分方法(FDM)是计算机数值模拟最早采用的方法,至今仍被广泛运用。该方法将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域。有限差分法以Ｔaylor级数展开等方法，把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散，从而建立以网格节点上的值为未知数的代数方程组。该方法是一种直接将微分问题变为代数问题的近似数值解法,数学概念直观，表达简单，是发展较早且比较成熟的数值方法。对于有限差分格式，从格式的精度来划分，有一阶格式、二阶格式和高阶格式。从差分的空间形式来考虑,可分为中心格式和逆风格式．考虑时间因子的影响,差分格式还可以分为显格式、隐格式、显隐交替格式等.目前常见的差分格式，主要是上述几种形式的组合,不同的组合构成不同的差分格式。差分方法主要适用于有结构网格,网格的步长一般根据实际地形的情况和柯朗稳定条件来决定。构造差分的方法有多种形式，目前主要采用的是泰勒级数展开方法。其基本的差分表达式主要有三种形式:一阶向前差分、一阶向后差分、一阶中心差分和二阶中心差分等，其中前两种格式为一阶计算精度,后两种格式为二阶计算精度。通过对时间和空间这几种不同差分格式的组合，可以组合成不同的差分计算格式。有限元方法的基础是变分原理和加权余量法,其基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元,在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点,将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式,借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。采用不同的权函数和插值函数形式，便构成不同的有限元方法。有限元方法最早应用于结构力学，后来随着计算机的发展慢慢用于流体力学的数值模拟。在有限元方法中，把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元，在每个单元内选择基函数，用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解,整个计算域上总体的基函数可以看为由每个单元基函数组成的,则整个计算域内的解可以看作是由所有单元上的近似解构成．在河道数值模拟中,常见的有限元计算方法是由变分法和加权余量法发展而来的里兹法和伽辽金法、最小二乘法等.根据所采用的权函数和插值函数的不同,有限元方法也分为多种计算格式。从权函数的选择来说,有配置法、矩量法、最小二乘法和伽辽金法,从计算单元网格的形状来划分,有三角形网格、四边形网格和多边形网格，从插值函数的精度来划分，又分为线性插值函数和高次插值函数等。不同的组合同样构成不同的有限元计算格式。对于权函数，伽辽金(Gaｌeｒkiｎ）法是将权函数取为逼近函数中的基函数；最小二乘法是令权函数等于余量本身，而内积的极小值则为对代求系数的平方误差最小;在配置法中，先在计算域内选取N个配置点。令近似解在选定的Ｎ个配置点上严格满足微分方程，即在配置点上令方程余量为０．插值函数一般由不同次幂的多项式组成,但也有采用三角函数或指数函数组成的乘积表示,但最常用的多项式插值函数。有限元插值函数分为两大类,一类只要求插值多项式本身在插值点取已知值,称为拉格朗日(Lａgranｇe)多项式插值;另一种不仅要求插值多项式本身，还要求它的导数值在插值点取已知值,称为哈密特(Ｈｅrmite)多项式插值。单元坐标有笛卡尔直角坐标系和无因次自然坐标，有对称和不对称等。常采用的无因次坐标是一种局部坐标系，它的定义取决于单元的几何形状,一维看作长度比，二维看作面积比，三维看作体积比。在二维有限元中，三角形单元应用的最早，近来四边形等参元的应用也越来越广。对于二维三角形和四边形电源单元,常采用的插值函数为有Ｌa g ｒange插值直角坐标系中的线性插值函数及二阶或更高阶插值函数、面积坐标系中的线性插值函数、二阶或更高阶插值函数等．对于有限元方法，其基本思路和解题步骤可归纳为(１）建立积分方程,根据变分原理或方程余量与权函数正交化原理,建立与微分方程初边值问题等价的积分表达式,这是有限元法的出发点。(2）区域单元剖分，根据求解区域的形状及实际问题的物理特点，将区域剖分为若干相互连接、不重叠的单元。区域单元划分是采用有限元方法的前期准备工作,这部分工作量比较大，除了给计算单元和节点进行编号和确定相互之间的关系之外,还要表示节点的位置坐标，同时还需要列出自然边界和本质边界的节点序号和相应的边界值。(3）确定单元基函数，根据单元中节点数目及对近似解精度的要求，选择满足一定插值条件的插值函

瞬变电磁

瞬变电磁法 1、概述 顺便电磁法（TEM）属于时间域电磁法，它是的原理是根据地壳中岩石或者矿体的导电性及介电性等电学性质的差异，以不接地的回线或者是连接地线通上脉冲电流为场源，地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。其基本工作方法是：于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流：断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减，有一个瞬变的过程。可以通过判断和分析二次的时空变化特征，来判断地下地质体的电性特征，找出其位置，产状和埋深等特征。具有可以同时的具有时间和空间的可分性、探测深度达、分辨率高、信息丰富等优点。近几十年来，我国科学技术快速进步，经济迅猛发展，各项基础建设稳步展开，对于各种矿产资源、能源、地下水资源等的需求快速增加。同时，各项建设中遇到了许多工程问题，如公路建设中的地下空洞、煤田开采中的陷落柱、隧道开挖中的突水问题等等。这些因素在一定程度上制约着我国经济的发展，而顺便电磁法的出现，利用其测量方面的优势，已经发展成为探测油气、金属和非金属矿产的一种重要方法，并且在深部地质构造研究，工程勘察、油气、矿产、水、地热勘探等领域得到了广泛的应用。可以很好地保证资源供给，减少经济损失，加快建设进度。 2、研究现状 2.1、研究历史 对勘测工程工作的种种困难，把瞬变电磁法应用到地质勘探中的想法在上世纪30年代就有人提出来。最初的时域电磁法是利用到了L.W.Blan在1993年获得专利，用电磁脉冲激发提供电偶极形成电场。随后在前苏联有人提出了瞬变电磁测深法。在50年代，前苏联、加拿大、美国等国已经开始就瞬变电磁法的理论与应用技术进行了深入的研究，同时期由J.R.Wait 提出了使用瞬变电磁场法寻找导电矿体的理念。前苏联也基本已经建立了瞬变电磁法与野外施工的技术方法，更在70、80年代开展了大量的测量工作，特别是在二维和三维测量的方面就有了很大的进步，这使的瞬变电磁法在地质勘探上运用有了很大的发展。随着计算机的发展，西方各国在瞬变电磁法的二三维正演模拟方面也取得很大的成就。 我国于20世纪70年代研究TEM法。长春地质学院地矿部物化探研究所、中南工业大学、西安地质学院、中国有色金属工业总公司及中国地质大学等单位都在方法理论仪器及野外试验方面进行了一定的工作，先后研发出瞬变电磁系统，取得了很大的研就成果。至今TEM法一直处于蓬勃发展和广泛应用阶段。总的来看，目前国内已比较完整地建立了TEM 法的一维反演及方法技术理论，并自行研制了一些功率较小的仪器。 2.2、仪器的发展现状 近十几年来，伴随着计算机技术的快速的发展，瞬变电磁仪经过五次改进更型。性能稳定、实用可靠的商品化瞬变电磁仪器始于70年代初期，最先推出商品仪器的为加拿大CRONE地球物理公司，目前国内外商品化仪器大约有十几种。 2.2.1国外瞬变电磁仪 加拿大CRONE地球物理公司的DigitalPEM系统，匹配2.4 kW和4.8 kW二种发射机，发射机的发射电流下降沿固定模式有200Ls、300Ls、500Ls、1000Ls、1500Ls五种，发射线圈为任何状态、任何大地耦合条件下，发射机都可自动调整发射电流下降沿时间保持不变，接收传感器为棒状探头，探头脚架为可调式支架，能方便地调节探头地状态以满足测量三分量的要求，工作装置主要为中心回线、定源大回线和偶极~偶极。配有地~井TEM系统，井中三分量探头为分体式，即垂直分量和水平分量为二个探头，野外工作时每一激发回线状态下，分别测量垂直分量和水平分量，这样相对降低了工作效率，但大大增加了安全性，由于

瞬变电磁法在岩堆勘察中的应用

49 东北部、西南部山区铁路建设中经常会遇到岩堆，在过去的实践中，人们往往采取避绕的措施，然而随着高速铁路建设步伐的加快，受铁路线型要求及其他因素的影响不能任意修改线路，因此在岩堆地区开展铁路勘察设计不可避免。本文以田师府至桓仁铁路大前石岭隧道岩堆的瞬变电磁探测为例，讨论物探技术在岩堆探测方面的应用与可 行性。 1　地形地貌 田师府至桓仁铁路大前石岭隧道位于本溪市桓仁县境内，线路以隧道形式穿越大前石岭，全长2500m。大前石岭隧道进口位于辽宁省桓仁县大雅河流域大前石岭的半山坡上，地貌为中低山区。大雅河在群山之间蜿蜒流过，河宽30～50m，水流较急，河中布满漂石、巨块石。大雅河两侧山体海拔高度370～1340m，最大高差970m，山坡自然坡度13°～35°。在山坡坡面上，2/3面积长满低矮灌木及乔木；1/3面积无土壤和植被，为裸露的块石、碎石堆，形成石海、石流坡地貌，统称岩堆。 2　岩堆的工程地质特征 岩堆体一般呈碎裂、松散状，节理、裂隙极其发育，自稳能力差。作为一种不良地质，在铁 路勘察设计中经常遇到。岩堆的主要特征即不均一性。表现在组成物质的块径大小的不均一，一般岩堆的块石含量在70%或以上，块石直径一般在0.5～3.0m，最大者达10余m，小者为角砾和粘土颗粒，由此说明岩堆组成物粒径悬殊大；孔隙大小的不均一，一般岩堆的中下部孔隙小，较密实，上部尤其是岩堆的后缘孔隙大，十分松散；由于岩堆组成物质的不均一和孔隙大小的不均一，致使地表水下渗和地下水渗流的不均一。 3　地球物理特征 不同的岩层具有不同的电阻率，瞬变电磁法勘探就是通过测定地下不同地点不同深度的电阻率的差异来达到寻找目标地质体的目的。利用瞬变电磁法勘探解决地质问题的前提条件是目标地质体和围岩存在电性差异。岩堆的主要特征即不均一性，表现在组成物质的块径大小的不均一，块石直径一般在0.5～3.0m，最大者达10余m，小者为角砾和粘土颗粒，由此说明岩堆组成物粒径悬殊大；孔隙大小的不均一，一般岩堆的中下部孔隙小，较密实，上部尤其是岩堆的后缘孔隙大，十分松散。地下一定 范围内，孔隙的填充物不同，直接影响其电性分布状况。如果无地下水的情况，孔隙被空气充填，表现为较高的电阻率；由于地下水的充填及地表水沿 瞬变电磁法在岩堆勘察中的应用 王文喜1　姚文清2 （1.沈阳铁道勘察设计院有限公司，辽宁 沈阳 110013；2.辽宁省物测勘查院，辽宁 沈阳 110121） 摘要： 文章以田师府至桓仁铁路大前石岭隧道岩堆的瞬变电磁探测为例，讨论物探技术在岩堆探测方面的应用与可行性，基本上查明了岩堆的范围及厚度，有利地指导了钻探及挖探工作的布置。关键词： 瞬变电磁法；岩堆；勘察；物探技术；视电阻率中图分类号： P631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）28-0049-032012年第28期（总第235期）NO.28.2012 （CumulativetyNO.235）

有限元、有限差分法

有限元法原理 将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。 运用步骤 步骤1：剖分: 将待解区域进行分割，离散成有限个元素的集合．元素（单元）的形状原则上是任意的．二维问题一般采用三角形单元或矩形单元，三维空间可采用四面体或多面体等．每个单元的顶点称为节点（或结点）． 步骤2：单元分析: 进行分片插值，即将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网格点上的函数值展开，即建立一个线性插值函数 步骤3：求解近似变分方程 用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。有限元法把连续体离散成有限个单元：杆系结构的单元是每一个杆件；连续体的单元是各种形状（如三角形、四边形、六面体等）的单元体。每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。根据能量方程或加权残量方程可建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组就得到有限元法的数值解。有限元法已被用于求解线性和非线性问题，并建立了各种有限元模型，如协调、不协调、混合、杂交、拟协调元等。有限元法十分有效、通用性强、应用广泛，已有许多大型或专用程序系统供工程设计使用。结合计算机辅助设计技术，有限元法也被用于计算机辅助制造中。

有限差分法the Finite Difference Method 微分方程和积分微分方程数值解的方法。基本思想是把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替，这些离散点称作网格的节点；把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似；把原方程和定解条件中的微商用差商来近似，积分用积分和来近似，于是原微分方程和定解条件就近似地代之以代数方程组，即有限差分方程组，解此方程组就可以得到原问题在离散点上的近似解。然后再利用插值方法便可以从离散解得到定解问题在整个区域上的近似解。 在采用数值计算方法求解偏微分方程时，若将每一处导数由有限差分近似公式替代，从而把求解偏微分方程的问题转换成求解代数方程的问题，即所谓的有限差分法。有限差分法求解偏微分方程的步骤如下： 1、区域离散化，即把所给偏微分方程的求解区域细分成由有限个格点组成的网格； 2、近似替代，即采用有限差分公式替代每一个格点的导数； 3、逼近求解。换而言之，这一过程可以看作是用一个插值多项式及其微分来代替偏微分方程的解的过程（Leon，Lapidus，George F.Pinder，1985）

瞬变电磁原理、仪器及应用

瞬变电磁原理、仪器及应用 林君嵇艳鞠于生宝王艳 吉林大学仪器科学与电气工程学院 二零零七年五月二十五日

第1章绪论 (1) 1.1 瞬变电磁法发展概况 (1) 1.2 瞬变电磁探测方法的特点及应用领域 (2) 第2章瞬变电磁法探测原理 (4) 第3章ATEM-II瞬变电磁探测系统 (7) 3.1 ATEM-II瞬变电磁发射机 (7) 3.2 ATEM-II瞬变电磁接收机 (10) 第4章瞬变电磁响应分析 (17) 4.1各向同性水平层状大地上回线源的瞬变电磁响应 (17) 4.2均匀大地表面上大回线源在地表形成的瞬变电磁场 (17) 4.3中心回线下的隐伏球体的响应特征 (18) 4.4中心回线下的隐伏无限延伸的水平圆柱体的响应特征 (20) 4.5导电围岩中的局部导体瞬变电磁响应 (20) 第5章瞬变电磁野外工作方法 (22) 5.1 回线组合选择 (22) 5.2 发射电流的选择 (24) 5.3 发射脉冲宽度的选择 (26) 5.4 关断时间的影响 (26) 5.5 发射边长的选择 (28) 5.5 接收最早取样时间的选择 (29) 5.7 接收线圈的频率选择 (30) 第6章瞬变电磁探测的数据处理与成图 (31) 6.1数据质量判别 (31) 6.2 数据处理 (33) 6.2.1 平滑滤波 (33) 6.2.2 近似对数等间隔取样 (34) 6.3 基于“烟圈”理论的一维快速反演 (37) 6.4 数据成图 (40) 第7章 ATEM系统野外应用 (42) 7.1 长春秦家屯模型验证研究 (42) 7.2 长春伊通河活断层勘察研究 (44) 7.3 内蒙正镶白旗水源勘察 (45) 7.4 安徽铜陵矿山接替资源勘探 (49) 7.5 浙江舟山连岛工程探测 (52)

YDT175矿用无线电波透视仪使用说明书

矿用无线电波透视仪数据处理解释软件 处理软件使用说明书 中国煤炭科工集团西安研究院有限公司 2014年5月

一软件概况 1 软件的简介 本软件系统是专为矿用无线电波透视仪开发的数据处理系统，该软件系统具比较强大的数据处理功能，能十分容易地实现坑透数据的显示、预处理、处理以及成果图的输出工作，且所有的工作均只需触发相应的按键即可实现，对工作面内的异常（尤其是沿走向方向上的异常）具有良好的分辨率。 2 软件运行的环境 运行系统要求： 本款软件能在现有较为常见的系统上平稳运行，如window2000、windowXP、window7、window8系统。 硬件要求： Cpu：PENTIUM 166 硬盘：20G 内存：80M 3 软件的安装及运行 双击Setup.exe文件，弹出如下的安装界面 图1.1 矿用无线电波透视仪软件安装界面 单击“下一步”继续安装过程

图1.2 矿用无线电波透视仪软件安装界面 单击“我接收”继续下一步 图1.3 矿用无线电波透视仪软件安装界面 默认情况下，软件会安装在系统文件C盘的根文件夹下，通过“浏览”可以更改安装路径。单击“安装”，软件安装过程开始。 图1.4 矿用无线电波透视仪软件安装界面 软件安装完成后，安装matlab的运行库

图1.5 矿用无线电波透视仪matlab运行库安装 单击“完成”，进行运行时的安装。 图1.6 矿用无线电波透视仪matlab运行库安装完成 单击“finish”完成整个软件的安装过程并退出安装程序，桌面上会出现软件快捷方式图标。 4 数据原始文件的说明 WKT-2000输出结果格式为dat文本文件，文件内包含五列数据，数据的具体内容为： 第一列第二列第三列第四列第五列 发射巷号发射点号接收巷号接收点号接收场值 其中，第一列数据的值为1或2，第三列与第一列对应，其值为2或1，第2,4列的值为实际的发射/接收点号，第五列是接收的场值。

瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用

瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用摘要：本文针对目前瞬变电磁法勘探中存在的问题进行了探讨，分析了地球物理勘探本身都存在多解性，再加上勘探区的各种人文设施干扰，地形高差较大，导致异常出现多解性，所圈定的采空积水区的位置及边界范围等可能存在一定偏差，这就需要对瞬变电磁法的理论和资料处理进行更深入的研究和探索，从而更好地为矿井水文地质勘探工作服务。 关键词：水文地质灾害；测网布置；地球物理测试 abstract: aiming at the transient electromagnetic method in the exploration into the several problems, analyzes the exploration geophysical itself has multi-solutions, plus the exploration of human facilities interference, terrain difference is bigger, lead to abnormal appear multiple solution, and tagged goaf water of the location and boundary scope may exist certain deviation, that required the transient electromagnetic method of theory and data processing further study and exploration, so as to better for hydrological geology exploration work service mine. keywords: hydrogeology disasters; the nets decorate; the earth’s physical test 中图分类号：f407.1文献标识码：a 文章编号：