工程物探实验报告 实验一：高密度电阻率法勘探 班级： _________________________ 姓名： _________________________ 学号： _________________________ 贵州理工学院资源与环境工程学院 2016年11月
1实验目的 了解电阻率法（高密度电阻率法）的方法原理、野外工作布置及装置形式；掌握高密度 电阻率法数据的采集、处理和解释，熟练操作高密度电阻率法软件。 2高密度电阻率法原理 高密度电阻率法属于直流电阻率法的范畴，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一 种勘探方法，仍然是以岩土体的电性差异为基础，研究在施加电场的作用下，地下传导电 流的变化分布规律。相对于传统电法而言，高密度电阻率法其特点是信息量大。利用程控 电极转换器，由微机控制选择供电电极和测量电极，实现了高效率的数据采集，可以快速 采集到大量原始数 据。具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等特 点。一次布极可以完成 纵、横向二维勘探过程，既能反映地下某一深度沿水平方向岩土体 的电性变化，同时又能提供 地层岩性沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法和电测深法两 种方法的综合探测能力。 该观测系统包括数据的采集和资料处理两部分，现场测量时，只需将全部电极设置在 一定间隔的 测点上，测点密度远较常规电阻率法大，一般从 1m~10m 。然后用多芯电缆将 其连接到程控式多路电 极转换开关上，电极转换开关是一种由单片机控制的电极自动换接 装置，它可以根据需要自动进行电 极装置形式、极距及测点的转换。测量信号 由电极转换 开关送入微机工程电测仪， 并将测量结果依次存入随 机存储器。将数据回放 送 入微机，便可按给定程序 对数据进行处理。高密度电 阻率法现场工作时是在 预先选定的测线和测点 上，同时布置几十乃至上 百个电极，然后用多芯电缆 将它们连 接到特制的电极转换装置，电极转换装置将这些电极组合成指定的电极装置和 电极距，进而用自动电测仪，快速完成多种电极装置和多电极距在观测剖面的多个测点上 的电阻率法观测。再配上相应的数据处理、成图和解释软件，便可及时完成给定的地质勘 | 説据处返邮分 説孫輕野汨分
地震层析成像理论及技术-瑞雷面波理论基础与反演成像
瑞雷面波理论基础与反演成像 瑞雷面波是1887年由英国学者瑞雷（Rayleigh ）首先在理论上确定的，这种面波分布在自由表面上。当介质为均匀各向同性介质时，瑞雷面波的相速度和群速度将一致，否则瑞雷波的相速度将不一致，出现频散现象，当介质具有水平层状性质时，瑞雷面波的频散规律与介质的分层结构紧密相关。面波研究的目的是要通过面波信号得到地下介质的结构及其物理力学性质，这就需要进一步反演解释研究。 1. 瑞雷波的理论基础 由于均匀弹性半空间介质的边界附近沿x 方向传播的平面瑞利谐波y 方向的质点位移为零。设半空间充满x-y 平面，z 方向向下为正，坐标原点位于介质的自由表面上，如图所示1-1 为推导方便，引入势函数Φ和ψ来分别表示x 和z 方向的位移（u 和w ），则 ，u w x z z x ?Φ?ψ ?Φ?ψ = -= +???? 1.1 平面瑞利波波前 质点位移随深度增加 而衰减 波的传播方向 图1-1 均匀弹性半空间中的平面瑞利波
由位移表示的二维运动方程为 2222 22u u w w （）（）ερλμμερλμμ??=++?????=++???t x t z 1.2 由此可见，势函数的引入将胀缩波和剪切波区分开来（Φ与胀缩波对应，ψ与剪切波对应）。将式（1.1）代入（1.2）得 22222222 222222x t z t x z z t x t z x ρρλμμρρλμμ??????Φ??ψ?? -=+?Φ?ψ ? ?????????????????Φ??ψ??+=+?Φ+?ψ ? ???????????（）（）-（）（）（）（） 1.3 又有 22222222p s 22 2v v ，λμμρρ ?Φ+?ψ=?Φ=?Φ=?ψ=?ψ??t t 1.4 由于平面瑞利波的位移发生在x-z 平面内，因此由式（1.1）和式（1.4）可知，瑞利波是P 波和SV 波相互作用的结果。 对于一个角频率为ω，波数为k ，沿x 方向传播的瑞利谐波，其势函数可表示为： ()()F ()G ()，ωω--Φ=ψ=i t kx i t kx z e z e 1.5 其中，F()z 和G()z 分别表示瑞利波胀缩分量和旋转分量的振幅随深度变化的函数；波数R 2L k π = ，R L 为瑞利波波长。 将式（1.5）代入式（1.4）并整理得 22222p 2 2 222s F()F()=0v G()G()=0v ωω?? ?-- ? ?????? ?-- ??? ? z k z z z k z z 1.6 上述二阶偏微分方程的通解为 1122F()=A B G()=A B --++qz qz qz qz z e e z e e 1.7
层析成像 姓名：李文忠 学号：200805060102 班级：勘查技术与工程（一）班
前言 层析成象是在物体外部发射物理信号，接收穿过物体且携带物体内部信息，利用计算机图象重建方法，重现物体内部一维或三维清晰图象。层析成象技术最大的特点是在不损坏物体的条件下，探知物体内部结构的几何形态与物理参数(如密度等)的分布。层析成象与空间技术、遗传工程、新粒子发现等同列为70年代国际上重大科技进展。层析成像应用非常广泛，如医学层析的核磁共振成像技术、工业方面的无损探伤、在军事工业中，层析成象用于对炮弹、火炮等做质量检查、在石油开发中被用于岩心分析和油管损伤检测等，层析成象是在物体外部发射物理信号，接收穿过物体且携带物体内部信息，利用计算机图象重建方法，重现物体内部一维或三维清晰图象。声波层析成像技术 声波层析成像方法所研究的主要内容，一个是正演问题，即射线的追踪问题，是根据已知速度模型求波的初至时间的问题；另一个问题就是反演问题，即根据波的初至时间反求介质内部速度或者慢度分布的问题。层析成像效果的好坏与解正演问题的正演算法和解反演问题的反演算法都有直接的关系。论文详细研究声波层析成像的射线追踪算法，重点探讨了基于Dijkstra算法的Moser曲射线追踪算法，并用均匀介质模型、空洞模型、低速斜断层等模型使用Moser曲射线追踪时的计算精度与计算效率，发现了内插节点是影响Moser曲射线追踪效果的主要因素，得到了内插节点数为5～7之间，计算速度较快，计算精度较高。模型试算的结果表明，正演采用内插10个节点，
反演过程中采用内插5个节点，效果最佳。在层析成像正演算法的基础上，详细研究了误差反投影算法(BPT)、代数重建法(ART)、联合迭代法(SIRT)；研究了非线性问题线性化迭代的最速下降法、共轭梯度法(CG)；重点推导和建立了层析成像的高斯—牛顿反演法(GN)；详细研究了非线性最优化的蒙特卡洛法(MC)、模拟退火法(SA)、遗传算法(GA)；研究了将非线性全局最优化和线性局部最优化方法相结合的混合优化方法，探讨了基于高斯牛顿和模拟退火相结合(GN-SA)混合优化算法。在此基础上，以速度差为10％的低速斜断层模型为例，详细探讨了线性化算法SIRT、GN；非线性最优化算法SA、GA以及混合优化算法GN-SA五种算法对该模型的计算结果，并探讨了直射线和Moser曲射线追踪的反演效果。数值试验表明，基于Moser曲射线追踪的高斯—牛顿反演法的层析成像效果最佳，计算效率最高。采用基于Moser曲射线追踪的高斯—牛顿法，对速度差为25％的等轴状空洞构造、速度差为33％的不连通空洞模型、速度差为33％的高速岩脉进行了反演试算，对于这些理论模型，高斯—牛顿法均取得了较好的成像效果。为进一步验证各种层析成像法，在实验室制作了水泥台和石膏板实物模型，并分别在水泥台中央制作一个方形空洞，在石膏板中央制作一个倒“L”形空洞。对这两个实物模型进行了实测，对测量的数据，用高斯—牛顿法进行层析成像反演，均取得了较好的成像效果。通过本文的研究和数值试验，得到了以下结论：(1)基于直射线追踪方法，适用较为简单的地质体，亦或是测量精度要求不高的问题。由于直射线追踪方法在成像过程中，只需要追踪一次就可以
一实验方法 传统的高密度电阻率法主要应用在陆地表面，通过布置在地面的若干电极测装置电极排列，单道仪器测量电压和电流，取得几百至千余个视电阻率数据，进而可反演解释地下电性分布情况，探测深度一般为50-100m，在地下采空区、岩溶裂隙检测方面都取得了非常好的效果。 超高密度电阻率成像法可用于地面、地井或井间，它改变了传统高密度电阻率法的观测供电和接收模式，从单道发展为多道（60道以上），电极装置模式任意多样（泛装置），快速观测电压和电流数据量达数万个，通过快速二维反演获得“真”电阻率层析成像图件。井间高密度电阻率成像法并且它可随钻孔深入地下几百米或近千米深度，就可检测井间帷幕注浆效果。井间电阻率成像法使直流电法勘探进入精细物探检测行列，是直流电法勘探的一种新应用。 井间高密度电阻率成像法打破了传统电法勘探的供电接收方式，将两根带有电极的电缆分别放到两个钻孔中，采用跨孔的方式进行供电和接收，检测过程中固定A、B、M点电极，其他电极同步测量一系列的N电极电位数据；然后移动B电极再做如上观测；最后移动A电极，再做如上观测，测量过程中每一对电极都可以任意组合作为AB供电电极和MN接收电极。 数据采集示意图见附图1-1、附图1-2。
电 缆 二 电 缆 一 数据采 集系统数据采 集系统 电 缆 一 电 缆 二 数据采 集系统 电 缆 一 电 缆 二 电 缆 二 电 缆 一 数据采 集系统 附图1-1：数据采集示意图1 电 缆 一 电 缆 二 数据采 集系统 数据采 集系统 电 缆 二 电 缆 一 数据采 集系统 电 缆 一 电 缆 二 附图1-2：数据采集示意图2
附图1-1和附图1-2为数据采集示意图，每一组测试由两根电缆组成，每根电缆32个电极，采集系统首先对电缆上的电极进行编号，电缆一中最底端电极为1号电极，由下往上2号电极、3号电极……最顶部为32号电极，电缆二最顶端电极为33号电极，由上往下34号电极、35号电极……最底部为64号电极。数据采集时，工地方式是奇数号电极对偶数号电极进行供电，第一次供电1号电极为A电极，2号电极为B电极，M电极（为其他62个电极随机选取，一般为数据最为稳定的电极）为3号电极，N电极为其余61个电极，一次供电可以得到61个数据，见I图；然后移动B电极，1号电极为A 电极，4号电极为B电极，7号电极为M电极（随机选取），其他61个电极为N电极，进行供电可以测得61个数据，见图II；一直到1号电极为A电极，64号电极为B电极，进行供电测量，见图III；然后3号电极为A电极，2号电极为B电极，进行供电测量，见图IV；依次循环，一直到63号电极做A电极，64号电极做B电极，进行供电测量，见图V；本次数据采集结束。图VI和图VII为数据采集过程中两种电极供电状态。 普通电法勘探，供电电极AB供电一次，测量一次测量电极MN 之间的电位差，然后计算出电阻率值，完成一次数据采集。井间高密度电阻率成像法采用多通道技术，只需要在AB上通一次电，就可以同时测量n（通道数）组MN间（M1N1，M2N2，M3N3…MnNn）电位差数据。这种采集方式大大提高了检测效率，采集数据是常规方法的几十倍，而采集时间只有常规方法的1/30，如此大量的数据，能
高密度电阻率法在岩溶探测上的应用 [摘要]简要介绍了高密度电阻率法的基本原理，详细分析了一个探测实例，通过理论与实践的结合说明了利用高密度电阻率法进行岩溶探测是一种有效的探测手段。 [关键词]高密度电阻率法装置岩溶 0 引言 衢州一窑上高速公路某段为挖方段路基，挖方高度为6—8m，该路段路基部分开挖至路基设计标高时，显露出直径大小不一的孔洞7个，人工插入钢钎发现孔洞深浅不一，伴有涌水现象，洞口有扩大趋势。为了查清地下孔洞的分布范围，为进一步的治理提供依据，决定利用地球物理勘查方法进行探测，接受委托后，笔者随即对工区进行了早期调研，根据委托方提供的钻孔资料及野外踏勘，场地的地层自上而下有：亚粘土、卵石含亚粘土、碳质泥岩、灰岩等。表1为该区各地层岩石的电阻率，由表可以看出，这些岩石的电阻率差异是明显的，适合进行电法勘查工作。 灰岩区内的不良地质现象主要是土洞和溶洞、溶蚀带，从地质资料可知，土洞是发育在覆盖土层中，要么是空的，要么充填很松散的土、电阻率偏高，而土层的电阻率又普遍偏低，因此，土洞在等值线剖面中的反映是仅次于土层中的高阻异常；溶洞位于基岩面以下，由溶蚀带逐渐溶蚀形成的，多充填有水土，从而电阻率偏低，由于完整灰岩的电阻率普遍偏高，因此在灰岩面下明显的封闭或半封闭低阻异常基本上是有充填溶洞的反映，不能封闭的带状低阻异常则是溶蚀带的反映，由于土洞、溶洞发育的位置、形状、大小都难有规律可循，根据委托方的勘查要求以及工区的地质地球物理前提，确定了利用高密度电法进行孔洞勘查。高密度电法获取信息量大，分辨率高，在岩溶地区地下岩溶分布空间定位中有许多成功的例子。 1 高密度电阻率法概述 高密度电阻率法是近几十年发展起来的一种电法勘探新技术，它在工程勘察领域得到了广泛的应用，其基本原理与传统的电阻率法完全相同，所不同的是高密度电法在观测中设置了较高密度的测点，现场测量时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，然后进行观测。在设计和技术实施上，高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，使用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法勘探能像地震勘探—样使用覆盖式的测量方式，图1为高密度电法工作系统示意图。与常规电法相比，高密度电法具有以下优点：(1)电极布设一次性完成，减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差；(2)能有效地进行多种电极排列方式的测量，从而可以获得较丰富的关于地电结构状态的地质信息；(3)数据的采集和收录全部实现了自动化(或半自动化)，不仅采集速度快，从而避免了由于人工操作所出现的误差和错误；(4)可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，根据需要自动绘制和打印各种成果图件，大大提高了电阻率法的智能化程度。由此可见，高密度电阻率法是一种成本低、效率高、信息丰富、解释方便且勘探能力显著提高的电法勘探新方法[1-4]
光学相干层析成像技术的发展应用综述 2020年4月
光学相干层析成像技术的发展应用综述本文关键词：层析，成像，相干，光学，综述 光学相干层析成像技术的发展应用综述本文简介：光学相干层析成像技术（OpticalCoherenceTomo-graphy,OCT）是一种非侵入、非接触和无损伤的光学成像技术，它将低相干干涉仪与共焦扫描显微术结合在一起，利用高灵敏度的外差探测技术，能够对生物组织或其他散射介质内部的微观结构进行高分辨率的横断面层析成像[1].OCT技术的研究始于 光学相干层析成像技术的发展应用综述本文内容： 光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomo-graphy,OCT）是一种非侵入、非接触和无损伤的光学成像技术，它将低相干干涉仪与共焦扫描显微术结合在一起，利用高灵敏度的外差探测技术，能够对生物组织或其他散射介质内部的微观结构进行高分辨率的横断面层析成像[1].OCT 技术的研究始于20 世纪90 年代初，作为一种新型的生物医学成像技术，它的出现极大地丰富了光学检测手段在医疗和病理诊断方面的应用，成为医学临床的研究热点。
在此后的二十多年里，OCT 的技术水平迅速提高，并广泛应用于生命科学基础研究、临床医学应用及非均匀散射材料检测等方面[1-4]. 1 OCT 技术概述 OCT 利用低相干干涉（Low Coherence Interferom-etry,LCI）的基本原理和宽带光源的低相干特性产生组织内部微观结构的高分辨率二维层析图像[2],结构如图 1 所示。宽带光源发出的低相干光经过迈克尔逊干涉仪的分束镜分成两部分，一束进入参考臂经参考镜反射，另一束进入样品臂经样品发生后向散射。参考镜反射光和样品后向散射光经分束镜重新回合后发生干涉，由于样品后向散射光中含有样品的微观结构信息，因此可以根据干涉信号重构样品的一维深度图像，并由一系列横向位置临近的一维深度图像合成样品的二维横断面层析图像和三维表面形貌图像。 传统的医学成像技术有计算机断层扫描（CT）、超声波成像（US）、核磁共振成像（NMRI）等，而光学成像技术有光学相干层析成像术（OCT）、共聚焦光学显微术、扩散光层析成像术等；这些成像技术的原理不同，因而分辨率、穿透深度和适应对象也不相同[2].超声技术可
跨孔高密度电阻率成像 在大地表面布设电极的高密度电法测量的分辨率是随着深度呈指数规律减小的，想在深度上合理的获得一个较高分辨率的一个方法便是使用电极在钻孔中测量，这样能很好的反映出井周围及井间的地质状况。跨孔高密度电阻率与地表高密度测量相比，它较少使用，因此布极方式也与地表高密度布极方式有很大的不同。 跨孔高密度电阻率成像也称为井地电法勘探，井井地勘探，跨孔高密度CT 法等。国内的电法仪器一般也不支持此方法的测量。但实际使用的装置与地面电法无异，也分为单极，偶极，三极，四极等方式。因此可以用现有的高密度仪器将数据测出来，然后通过相应的转换软件变换为跨孔高密度的数据格式，再用国内使用比较广泛的高密度电法反演软件RES2DINV进行反演处理。 跨孔高密度电阻率的布极方式： 1、 跨孔高密度成像电极位置示意图(单孔+地表电极) 2、
跨孔高密度成像电极位置示意图(双孔+无地表电极) 3、 钻孔1 钻孔2钻孔N 跨孔高密度成像电极位置示意图(多孔+地表电极 ) 地面电极 使用RES2DINV 软件反演结果图： 双孔带地形校正结果图
孔中电极深度不一致反演结果：
孔中电阻率和极化率反演结果： 多孔反演结果： 野外实测钻孔反演结果：
用现有的高密度仪器做跨孔测量，可以使用温纳排列，斯伦贝尔排列，三极排列，偶极等排列方式测量，因井中视电阻率计算方法与地面不一样，因此需要保留测量时的电压电流值，然后用转换软件重新计算。因内容较多，转换繁琐，这儿先简单介绍一下跨孔高密度的测量效果，有这方面需要的朋友可以在我博客中留言，如果需求者较多，笔者再详细介绍测量方式，并编写转换程序。 博客地址：https://www.doczj.com/doc/e714750510.html,/u/2274611685
毕业设计开题报告 电子信息工程 电容层析成像技术测量电路的设计 1、选题的背景、意义 过程成像(PT:PROCESS TOMOGRAPHY)技术是近年来才发展起来的一种两相或多相流测量技术,其优点是利用被测物体外部的检测信息,获得被测物体内部变化∕高速流状态。过程成像经常使用特殊方法设计的探测器,通过非侵入式的方法取得被测两相流或多相流介质的场(如电磁场)信息,可以根据场的信息和被测物体的作用原理,应用数学的方法重建两相流或多相流在管道内或反应装置的内部的横截面上的动态分布的情况。在我们日常生活中，过程成像可用于研究化工、石油等各种固体、气体的物料输送管道中的气或固两相流和气或固或液多相流得流态化、反应、扩散以及混合等动态过程,以监控反应器中气泡的分布和大小以及反应器中气泡的破碎和合并等过程；通过工业过程中的建立的模型,研究反应器中反应速率、质量传递以及热量传递的关系,提高反应器的选择性、转化率以及安全性等[1]。 电容层析成像技术（ECT）是医学CT技术在工业流动过程上的改革与发展，是目前用来解决多相流参数测量难度大的最新手段。ECT(Electrical Capacitance Tomography)是在应用于多相流参数检测的一种新型技术,原理是依靠检测非导电物场内介质分布变化引起的电容值的变化,通过某种图像重建算法来反演物场内的介质分布,从而实现对两相流参数的测量。工业过程成像技术中，电容的成像技术（ELECTRICAL CAPACITANCE TOMOGRAPHY,简称ECT）以它廉价、高速和非辐射等特点，在近十几年来获得很大发展[2]。 其实，早在二十世纪八十年代中期，以英国曼彻斯特理工大学BECK M S教授为首的研究小组就已经提出了“流动成像”（FLOW IMAGING）得概念，并研制成功了8电极的电容成像系统。在国外，美国能源部MORGANTOWN研究中心几乎与BECK的研究小组同时发明出了一种在线监测流化床中空隙率分布的16电极电容的成像系统（CAPACITANCE IMAGING SYSTEM,简称CIT），该系统可用于对流化床内物料密度三维分布地监测。电容成像的技术应用于工业上的多种需要进行多
高密度电阻率法在基岩面探测中的应用 杨学义1,蔡光桃2,王惠兵2,王 淦1 (11四川省建筑设计院,四川成都610017;21中国矿业大学,江苏徐州221000) 【摘 要】 以某大厦的勘察为例,介绍了高密度电阻率法在基岩面探测中的实际应用。 【关键词】 高密度电阻率法; 基岩面; 探测 【中图分类号】 T U412 【文献标识码】 B 徐州市为四周环山的城市,市中心基岩埋深约为25m 左右,上覆土层为黄泛冲积、堆积的粉土及老城杂填土,内夹有大量块石,成分较杂。基岩岩性以石灰岩为主,岩面表层溶蚀较发育,一般基岩上部2～3m的岩体裂隙极其发育,岩石较破碎,岩体极不完整,且夹有大量孤石。徐州市不同地段稳定的基岩面埋深变化较大,无分布规律可循。随着城市建设的步伐加快,高层建筑大量涌现,大部分高层建筑均采用嵌岩桩。为了确保嵌岩桩的成桩质量,如何快捷而又节省地准确判断完整的基岩面就显得至关重要。 现有的判断基岩面的方法有以下三种:工程地质钻探、人工开挖探视和地球物理勘探。前两种方法均不能满足快捷、准确等诸要求,而且人工开挖探视费力又浪费资金;工程地质钻探具有局部性、破坏性,且具不确定性;高密度电阻率法是近几年发展起来的一种勘探方法,其理论根据是利用不同介质的视电阻率的不同来确定不同介质的界面,在水利工程上利用它探测堤防的隐患应用比较普遍。由于完整的基岩与破碎的风化基岩的导电性存在差异,使得利用高密度电阻率探测稳定完整的岩面成为了可能。实践表明,与其他物探方法(如探地雷达、微波摇感探测)相比,在基岩面探测时利用高密度电阻率法能取得较好的效果。 1 高密度电阻率法概述 高密度电阻率法是20世纪80年代提出的一种电阻率法勘探新技术。其基本原理与常规的电阻率法完全相同,所不同的是高密度电阻率法在观测中设置了较高密度的测点,现场测量,只需将全部电极布置在一定间隔的测点上,然后进行探测。在设计和技术实施上,高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路,使用的电极数量多,而且电极之间可自由组合,这样就可以提取更多的地电信息。图1为高密度电阻率法工作系统示意。与常规电阻率法相比,高密度电阻率法具有以下优点:⑴电极布设一次性完成,减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差;⑵能有效地进行多种电极排列方式的测量,从而可以获得较丰富的关于地电结构状态的地质信息;⑶数据的采集和收录全部实现了自动化(或半自动化),不仅采集速度快,而且避免了由于人工操作所出现的误差和错误;⑷可以实现资料的现场实时处理和脱机处理,根据需要自动绘制和打印各种成果图件,大大提高了电阻率法的智能化程度。可见,高密度电阻率法是一种成本低、效率高、信息丰富、解释方便且勘探能力显著提高的电法勘探新方法[1] 。 图1 高密度电法工作系统示意 2 实例[2] 211 地质及任务概况 徐州朝阳贵邦财富大厦场地位于徐州市文亭街北侧,中山南路西侧,北临成功大厦,场地属市中心黄金地段,地理位置优越。地貌类型为黄河冲洪积平原地貌单元,地表海拔高程3314m左右,区域内第四系覆盖层1519m左右,上部10 m为全新统冲积物,主要成分为杂填土、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土;往下至基岩为晚更新统,厚度为519m,主要为黏土、粉砂,含有少量的钙质结核;基岩为寒武系石灰岩,厚度大于10m,地层呈北东-西南走向,倾向东南(走向15°,倾向105°,岩层倾角60°～80°。为保证建成后的安全,同时为桩基的嵌岩深度提供准确的依据,受建设单位的委托,中国矿业大学对该地基进行电法勘探,以查明该址下方是否有裂隙溶洞及完整基岩连续分布情况。 212 探测的基本原理 电阻率法勘探是以岩、矿石的导电性为基础,通过观测分析电场分布变化规律来解决地质问题的一种地球物理勘探方法。本次探测所采用的是高密度电阻率法,其基本原理是将供电B置于无穷远,仅通过加大AO的极距来达到测深的目的,装置形式如图2。 [收稿日期]2007-04-13 [作者简介]杨学义(1971～),男,大学本科,工程师,主要从事岩土工程勘察、设计和施工工作。 ?岩土工程?
地震层析成像 摘要：层析成像方法是一种公认的基于地震数据的有效方法，近20年来，层析成像方法发展迅速。从原理上讲，层析成像方法可分为两大类，一是基于射线理论走时层析成像，二是基于波动方程的散射层析成像。本文介绍新的层析成像方法及其技术，包括各向异性介质的2D立体层析成像；时移层析成像的超声数据试验；绕射层析成像的迭代方法：真振幅偏移的本质；用于速度模型构建的下行波折封层析成像和反射层析成像；多尺度波动方程反射层析成像，并在后面展开层析成像方法应用于构造速度模型的分析和实例。 关键字：层析成像；偏移成像；速度模型；克希霍夫偏移。 一、引言 偏移成像在地震勘探和开发过程中，已经成为一种关键的地震数据处理技术。成像的精度和可靠性依赖于速度模型的准确与否。 速度分析历来都是地震资料处理的基础工作，从均方根速度、层速度以及叠加速度等，贯穿于地震资料处理的方方面面，速度分析方法丰富多样。迄今，层析成像方法是一种公认的基于地震数据的有效方法，近20年来，层析成像方法发展迅速。从原理上讲，层析成像方法可分为两大类，一是基于射线理论走时层析成像，二是基于波动方程的散射层析成像。后一种层析成像很复杂，正处于理论研究阶段。尽管其实际应用不多，但却是层析成像的发展方向。 走时层析成像比较成熟，有很多的实际应用。它又可细分为初至走时层析成像和反射走时层析成像。初至走时层析成像方法简单直观，稳定性较好，主要应用于井间地震以及近地表的速度分析，但是，初至走时层析成像由于只利用初至走时，所以，得到的速度模型比较粗糙，分辨率也较低。 反射层析成像主要应用于地下速度和反射层深度的反演，以及叠前或叠后偏移的速度分析之中。前者由于速度和深度之间的藕合关系，以及反射波到达时间及其层位难于拾取等，制约了它的广泛应用，但是，这是一种极具价值和潜力的反演方法。后者则是利用经过叠前或叠后CRI道集中同相轴未被拉平的剩余时差，经过层析成像来修正用于偏移的速度模型。这种构建速度模型的方法，目前正广泛应用于叠前深度或时间偏移中。 值得关注的还有，地震资料与其他地球物理资料间的联合反演，其反演结果互为验证、相得益彰，为我们提供了更为可靠的反演结果。 二、新的层析成像方法及其技术 1.各向异性介质的2D立体层析成像 立体层析成像是一种利用局部相关同相轴作为输人的斜率层析成像方
光学相干层析成像技术 摘要： 光学相干层析成像技术（Optical Coherent Tomography, OCT）在生物组织的微观结构成像的研究中起着重要的作用，它是一种非接触的、无损伤的和高性能的成像技术。和传统的时域OCT（Time Domain-OCT）相比，频域OCT（Fourier Domain-OCT）能够提供了更高的分辨率，更高的动态范围，以及更高速的成像速度，被广泛的应用在了生物组织医学成像等方面。但不可否认的是，对于像跟腱，角膜，视网膜，骨头，牙齿，神经，肌肉等具有双折射特性的生物组织，FD-OCT 没有足够的能力来描述这些它们的分层结构和双折射的对比度。偏振OCT （Polarization Sensitive-OCT）的基础正是由于样品组织对于偏振光的敏感性而建立的。因此，PS-OCT是描述具有双折射特性组织的强有力的工具。偏振频域OCT（Polarization-sensitive Fourier-domain optical coherence tomography，PS-FD-OCT）是目前最优的OCT是PS-FD-OCT。它系统同时具备了偏振OCT 和频域OCT两种系统的优点。本文利用琼斯矢量法对其进行了描述。 正文： 1光学相干层析成像技术的发展和现状 1.1光学相干层析成像技术的发展 显微成像技术已经发展了很长时间了。为了观察生物组织、微生物组织和了解材料的结构，人们发展了多种成像技术，如：X光技术及层析技术、核磁共振技术、超声、正电子辐射层析技术及光学层析成像技术OT（Optical tomography）等。在OT技术中的光源主要采取红外或近红外光（700—1300nm），该波段光较容易透过某种生物类混沌介质，对生物活体无辐射伤害，而且通过分析光谱还可以获得组织的新城代谢功能等信息。因此OT技术正在生物医学界得到广泛的研究和应用。根据原理OT技术可以分为两类：散斑光学层析成像技术DOT （diffuseoptical tomography），和光学衍射层析成像技术ODT（optical diffractiontomography）。 OCT（Optical coherence tomography）技术是在ODT技术的技术之上发展起来的。由于OCT系统具有结构简单、设备造价低廉，并可以实现高精度的组织
第37卷第2期2010年3月水文地质工程地质 H Y D R O G E O L O G Y ＆E N G I N E E R I N GG E O L O G Y V o l .37N o .2 M a r .2010 高密度电阻率成像法在水文地质领域中的应用 姜振蛟1 ,卞建民1 ,査恩爽1 ,林年丰1 ,田沃野 2 (1.吉林大学环境与资源学院,长春 130026;2.吉林省水利水电工程局,长春 130026) 摘要:高密度电阻率成像法(E R T )作为一种高效、准确的地球物理探测手段,在水文地质领域得到了广泛的应用。本文通过文献追踪和分析,重点讨论了电阻率与含水率、渗透系数、含盐量等水文地质表征参数之间的相关性,并就该方法在地下水资源勘查、溶质运移动态监测以及水文地质参数反演等方面的应用进行了剖析,阐述了E R T 探测过程中的主要影响因素及各因素之间的相互关系。最后,针对E R T 方法在应用过程中存在的问题提出相应的改进建议。关键词:高密度电阻率成像法;地下水资源勘查;水盐动态监测;水文地质参数反演 中图分类号:P 641.12;P 631.13+22 文献标识码:A 文章编号:1000-3665(2010)02-0021-06 收稿日期:2009-06-14;修订日期:2009-11-03 基金项目:国土资源调查项目(1212010634701);吉林省地质 调查项目(2006-06) 作者简介:姜振蛟(1986-),男,地下水科学与工程专业硕士研 究生,主要从事水文物探方面的研究。E -m a i l :j i a n g z h e n j i a o @163.c o m 电法在水文地质领域中的应用始于20世纪50年代,最初以直流电阻率法为基础,通过电测深与电剖面 方法来分析地下空间的电性差异特征,以反映地质实体的空间变异状况。随着人们对电法探测原理研究的不断深入,多种基于地电属性的物探方法相继出现,相应地,探测仪器的性能也不断升级,高密度电阻率成像法(E R T )正是在这一背景下诞生,并得到了广泛的应用。上世纪70年代末期,英国学者L y t l e 设计的电测深偏置系统构成了E R T 方法的最初模型[1] 。至80年代中期,日本借助于电极反转板完成了野外电阻率的采集,随后,该方法被引入我国,在水文地质调查工作中发挥了重要作用 [2] 。 电法的勘测深度与供电电极间距有关,其所测的 深度与测量电极间距有关。E R T 方法基于阵列电探的思想,通过一次性布极、自动变换电极距,实现多尺度断面数据的采集。借助于二维或三维反演软件完成视电阻率※真电阻率※地质断面影像之间的转化。从而提供了丰富的地质空间信息 [3] 。 目前,E R T 方法兼具电测深、电剖面法的特点,相对于其他的物探方法也有其独有的优势。特别适用于含水地层的圈定以及含水介质中富水性、污染状况的调查。本文重点阐述高密度电法在地下水资源勘查、含水介质中溶质动态的监测及水文地质参数确定等方 面的应用现状,就其应用状况提出了改进的建议。 1 E R T 在地下水资源勘查中的应用 地下水资源勘查的主要任务是探明含水层的位置、储量及空间分布。对于高电阻率含水介质而言,水分的存在降低了其电阻率。利用电测深曲线解译的方式可达到上述目的,但由于勘查范围有限,使其工作效率不高。E R T 方法可快速完成大范围地电数据的采集,通过对所采集的数据反演成像,直观地实现地质空间中含水介质精细结构的探测,便于全面地了解含水介质的富水性及位置,具有明显的优势。主要体现在以下方面。 1.1 岩溶区地下水资源的调查 [4～5] 通过对灰岩地层的识别和判定,可以了解溶洞的发育状况及空间分布规律,判断溶洞充填状况及富水 特征。贵州大学杜定全教授[4] 将E R T 方法与地质雷达相结合用于溶洞探测中,利用E R T 方法获取地下溶洞分布的总体特征及其大体位置;借助于分辨率较高的地质雷达,探测埋深较大、个体较小的溶洞及溶洞内部特征。F r a n j o u m a n o v a c 等 [5] 在岩溶地区开展水文 地质调查过程中,将地震方法和E R T 方法相结合,通 过地震波折射法和高分辨率反射法准确查明了埋深100m 以下的破碎带、断层及其地质结构特征,而E R T 方法为合理解释含水层岩性及地下水循环条件提供了可靠的工具。 1.2 基岩裂隙水的勘查 [6] 在基岩发育的区域,隐伏的断裂带往往伴随着基岩的破碎,孔隙度较高,含水量大,电阻率低。通过E R T 方法成像分析,便可初步确定出基岩裂隙水的空间分布状况。而利用高频大地电磁法和钻探等方法来
高密度电阻率法物探技术及其应用 [摘要]高密度电阻率法作为物探方法中的一种应用最为广泛的勘探方法，在特殊地质的勘探和工程勘查中起着不可替代的作用，为我国地勘队伍在解决相应地质问题时带来许多便利之处。本文主要通过对高密度电阻率法工作原理的研究，结合二维成像技术和正反演技术在工程中的运用，提出了一些针对不同环境下勘测时的注意事项。 [关键词]高密度电阻率法二维成像技术正反演技术 0引言 高密度电阻率法基本工作原理与传统的电法勘探是相同的，主要是根据岩石、矿石以及不同地层、不同地质体等导电性的差异，通过地面的测定，研究人工或天然电场的分布特点和变化规律来推断地下电阻率分布，从而准确的推断出不同地质体的分布状况。高密度电阻率法凭借其测试简便、效果好、成本低、效率高等优点在勘探工程中具有较高的使用价值。高密度电阻率法是一种快捷的地质勘探方法，其工作的范畴属于直流电阻率，其采用高密度的布点进行二维电断面测量，采集的数据量大、全面、准确、观测的精度高，在我国的工程地质与水文勘探中运用非常的广泛。但是也存在许多的不足之处，例如在进行野外勘探时数据处理不够精准、正反演成像技术在进行图像分析时存在误差、二维成像技术的反演问题等等，这些问题都需要勘测人员在理论与实际工程相结合的基础上进行研究，找出相应的解决办法，将高密度电阻率法应用更加的广泛。 1高密度电阻率法的工作原理 高密度电阻率法的工作范畴包括数据的采集与数据的处理，与常规的电阻率法工作原理相同，主要是以地下介质之间的导电性的差异为基础，通过A、B两个电极向地下传递电流，然后在M、N电极之间测得电位差△V，从而求得该记录点的视电阻率值Qs=K△V/I。在进行现场的勘测时，只需要将全部的电极合理的安放在一定距离的测点上，然后将多芯电缆连接到由单片机控制多路电极自动转换开关，这样机器就能够根据自身的需求进行电极与测点之间的自动转换。测量的数据通过电极转换开关传输到微机工程电测仪，根据实测的电阻率剖面数据，通过专业的计算机软件进行反演数据处理，就可以获得地层电阻率的分布状况，从而推断出地层结构的分布状况[1]。 2高密度电阻率法的工作方法与数据处理 2.1高密度电阻率法的工作方法 针对不同的使用环境，我们要采取不同的观测方法，高密度电阻率法的工作方法主要有以下几种：
岩石力学与工程学报 CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING 1999年 第18卷 第3期 Vol.18 No.3 1999 二维电阻率成像的有限元解法* 底青云 王妙月 摘要 为了研究电流线追踪电阻率成像的可靠性， 首先开展了二维电阻率成像的有限元方法研究， 在传统有限元成像的基础上，做了三方面的研究工作： 一， 推导了有限元反演方程， 从理论上对比了有限元方法和电流线追踪方法获得反演系数矩阵元素的优缺点； 二， 采用分块压缩的方式求反演系数， 节省计算机内存和计算机时间； 三， 用改进的塞德尔方法快速求解反演方程。 从试算的数值模型实例来看， 结果比较可靠。 关键词 有限元， 电阻率成像 分类号 O242.1 TWO DIMENSION RESISTIVITY TOMOGRAPHY USING THE FINITE ELEMENT METHOD Di Qingyun Wang Miaoyue (Institute of Geophysics, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101) Abstract In order to verify the reliability of resistivity tomography by tracing the electric current ray, the research of 2D resistivity tomography using the finite element method is completed. The work is done from three aspects. First, the reverse FEM equations with artificial boundary terms are derived, and their advantages and shortages are pointed out compared with the method of tracing electric current ray. Second, through solving the reversed coefficient using the method of section by section and using the sparse and symetrial property of the coefficient, the computing time and computer memory are saved. At last, the reverse equations are solved by the improved Gauss-Sadal iteration method. The results of model simulation are much reliable. Key words FEM, resistivity tomography 1 引 言 直流电法勘探一直是资源勘探、水文工程、地质勘察以及地下埋设物调查的一种有效方法［1,2］。反演求解中最常用的方法有一维自动反演；对于二维地电结构主要是采用有限元法、有限差分法和边界元法等技术进行模拟分析；对三维地电结构的求解
AziTrak——深探测方位电阻率测井
寻找井身轨迹优化的新视力 有时候要介绍一种突破性技术的本质，其最好的方法就是比拟。请上车吧，您就是驾驶员。 黑暗里驾驶过吗？ 设想你正驾驶一辆没有大灯的老爷车行走在一条狭窄、崎岖蜿蜒，充满上坡、下坡，时而还急转弯的山道上。急着赶到目的地的你不得不时而慢下来甚至停下来辨明方向，月黑风高，伸手不见五指，只能靠近光灯的一丝弱光来照亮车前，拐弯了，却看不见前路，真是灾难！ “黑暗里”钻过井吗？ 再设想你正在平台上钻一套4000米深的薄层水平段，你需要又快又好地迅速钻至井底。你知道平台的日费十分高昂，但你一旦偏离正轨，就象你刚才驾车一样，只能“看见”几英寸远的地层，即便把传统测井方法都用尽，不管如何“正演”，都几乎不可能告诉你会从上界面出还是从下界面出去的，如何抉择呢？ AziTrak 深探测方位电阻率 正是因为AziTrak 深探测方位电阻率的问世，INTEQ彻底改变了传统的地质导向方式。与传统的方法相比，拥有360度大视野的AziTrak可视精确，极大提前了用户监测到边界的时间，并测量出井眼到边界的距离，同时可将这些完美呈现在您的面前。 无与伦比的探测深度，加以带有方位的电阻率实时成像显示，都可以保证实时进行精准地质导向和地层评价。AziTrak 就是INTEQ地质导向服务的GPS。
拥有AziTrak的地质导向服务 时至今天，很多油公司还受制于用传统的实时电阻率测量来进行地质导向。传统的电阻率可以告诉你钻头正在靠近边界，却无从告诉你边界的具体方向。 虽然360度全井眼覆盖的高分辨率电成像可提供详细的信息，可惜探测深度只有几英寸，对地质导向作业的贡献也很有限。 然而，随着INTEQ AziTrak的问世，地质导向决策变得轻松了许多，而且更精确更令人自信。 清晰的答案 AziTrak集MWD和LWD功能于一身，信号传播的更深，测量更精确，导向更可靠。油公司可以借助AziTrak清楚地知道当前的位置，目的层在哪里，并迅速到达指定目标。 尽管都在说，但是还没有真正的“前视”钻井。AziTrak给您提供的是前瞻的知识。基于AziTrak深探测的方位电阻率成像，可以计算出工具到边界的距离和边界的具体方位，使得地质导向更加灵活，定向井工程师有更多的余地去调整井轨迹。 带有随钻解答服务的地质导向 地质导向就是通过电阻率模型和实际地质构造模型的匹配来实现精准着陆并保持井眼始终在储层中，它从来都没有像今天这样的高效和精确。INTEQ 拥有经验丰富的井身设计人员，身经百战的地质导向师和定向井工程师及业界最先进的技术设备，如闭环旋转钻井系统 Auto-Trak，先进的近钻头MWD和LWD系统，这都保证了地质导向的精准和可信。 随着AziTrak的加盟，综合的随钻解答服务更加高效和准确。AziTrak就是一个地质导向定位系统的GPS，允许作业者实时清晰地了解构造变化，及时修正井眼轨迹，做出合理可信的实时决策。
高密度电法 研究专家 （了解更多信息点击） 技术原理 在地表水平、地下半空间被导电性均匀、各向同性的岩石所充满的特定条件下，若通过地面的点电流源A(+)和B(-)向地下供入电流强度I 时，根据点源电场的基本公式，很容易写出地面任意两点M 和N 处的电位U M 、U N ，从而可以根据公式推出电阻率ρ。AM 、AN 、BM 、BN 图2.1.1-1 电源电场电流分布图 ???? ??-= BN AN I U N 112πρ................................................................................................(2-1) ???? ??-=BM AM I U M 112πρ ................................................................................................(2-2) ???? ??+--= -=?BN BM AN AM I U U U N M MN 11112πρ...........................................(2-3) I U BN BM AN AM MN ??+--= 11 1 12π ρ.....................................................................(2-4) 各个电极位置的几何关系通常用装置系数K 表示，即
BN BM AN AM K 1111 2+--=π .....................................................................................(2-5) 则电阻率 I U K MN ?=ρ...................................................................................................................(2-6) 电测深法（electrical sounding ）包括电阻率测深和激发极化测深。resistivity sounding 简称电测深法。它是在地面的一个测深点上（即MN 极的中点），通过逐次加大供电电极，AB 极距的大小，测量同—点的、不同AB 极距的视电阻率ρS 值或极化率ηs ，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。保持测量电极MN 的位置固定，在不断增大供电电极距的同时，逐次进行观测。但是，在实际工作中，由于AB 极距不断加大，若MN 的距离始终保持不变，则ΔＵＭＮ将逐渐减小，以至于无法观测。因此，随着 AB 极距的加大，需要适当地加大 MN 距离，以保证顺利进行观测。 电测深法分为直流电测深法和电阻率断面法。 直流电测深法是研究指定地点岩层的电阻率随深度变化的一种物探方法"该方法是在地面上以测点为中心,从近到远逐渐增加观测装置距离进行测量,根据视电阻率随极距的变化可划分不同的电性层,了解其垂向分布,计算其埋深及厚度。 电阻率断面法是研究岩层电阻率在一定深度范围内的水平方向上物性变化的一种探测方法。该方法是在供电和测量电极保持一定距离,按一定的探测深度,沿着测线方向逐点进行观测,获得电阻率曲线,以此反映一定深度内电性层的变化情况, 高密度电法的基本工作原理是基于以上电法基础之上的。通过高密度电法测量系统中的软件,控制着在同一条多芯电缆上布置连结的多个(30—120)电极,使其自动组成多个垂向测深点或多个不同深度的探测断面,根据控制系统中选择的探测装置类型,对电极进行相应的排列组合,按照测深点位置的排列顺序或探测断面的深度顺序,逐点或逐层探测,实现供电和测量电极的自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储。通过数据传输软件把探测系统中存储的探测数据调入计算机中,经软件对数据处理后,可自动生成各测深点曲线及各断面层或整体地电断面的图像。 图2.1.1-2 电源电场电流分布图 1) 布置方案