地面-巷道瞬变电磁法一维正演及视电阻率计算方法研究

摘要

地面—巷道瞬变电磁法采用地面发射巷道内接收的观测系统，在实现大功率发射的同时，接收装置距目标体近、耦合性好，其勘探深度和异常分辨率高。然而，目前其资料处理解释水平不高，缺乏与之相应的解释技术，大大制约了该方法的推广与应用。因此，本文针对地面—巷道瞬变电磁法在资料处理解释方面的不足，围绕地面—巷道瞬变电磁法一维正演和全域视电阻率定义及计算方法两个问题开展研究，主要研究内容如下： （1）给出了地面—巷道瞬变电磁法一维正演算法。以水平电偶极子激发的电磁场为基础，采用剖分叠加的思想，给出了层状模型矩形回线激发的垂直磁场频率域表达式，然后利用正余弦变换进行时频转换，实现地面—巷道瞬变电磁法一维正演计算，最后采用均匀大地模型验证了正演算法的准确性。 （2）进行了地面—巷道瞬变电磁法一维正演计算。分析了典型各向同性水平层状地电模型垂直感应电动势和磁感应强度随接收点空间位置变化的响应特征：随接收点深度增加，垂直感应电动势曲线形态变化较大，由“直接下降”过渡到“先上升后下降”，存在极大值点，极大值点出现时刻随接收点深度增加而后延；垂直磁感应强度曲线形态受接收点空间位置变化影响相对较小，一般表现为整体幅值的变化；垂直感应电动势和磁感应强度早期受接收点周围地层的电性参数影响较大。 （3）定义了地面—巷道瞬变电磁法全域视电阻率。在分析地面—巷道瞬变电磁法垂直感应电动势和磁感应强度与均匀大地模型电阻率之间函数关系的基础上，基于反函数定理提出利用垂直磁感应强度进行地面—巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义的迭代算法，实现了距离上不分远近、时间上不分早晚的全域视电阻率计算，采用典型水平层状模型对上述全域视电阻率法算法进行验证，分析了接收点位于不同层位时，全域视电阻率曲线随地层参数变化的响应特征，及接收点深度和偏移距对地面—巷道瞬变电磁法全域视电阻率计算结果的影响。 （4）探讨了地面瞬变电磁法和地面—巷道瞬变电磁法探测能力问题。以单低阻层和双低阻层模型为例，全域视电阻率计算结果表明：相比于地面瞬变电磁法，地面—巷道瞬变电磁法对浅部低阻层探测能力较弱，对深度低阻层探测能力强，并且二者时深转换系统不同；地面瞬变电磁法和地面—巷道瞬变电磁法均不能有效分辨双低阻层；地面—巷道瞬变电磁法主要反映测点附近地质异常信息。

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