小回线瞬变电磁法正演及非线性精细反演方法研究

来源 :徐正玉 |
小回线瞬变电磁法在城市地下空间调查、浅地表岩溶勘察、川藏铁路地质调查以及南水北调工程堤坝渗漏等国家重大工程中有巨大的应用前景。该方法具有施工效率高,装置影响小,不受场地范围限制以及分辨率高等特点,作为一
小回线瞬变电磁法在城市地下空间调查、浅地表岩溶勘察、川藏铁路地质调查以及南水北调工程堤坝渗漏等国家重大工程中有巨大的应用前景。该方法具有施工效率高,装置影响小,不受场地范围限制以及分辨率高等特点,作为一种新技术是当前研究热点。但是,该方法的正演理论和精细化数据处理方法研究滞后,严重制约在浅表地质工程调查中的应用效果,使之成为亟需解决的关键问题。本文采用理论分析、数值模拟和野外试验相结合方法,开展小回线瞬变电磁法正反演理论和应用研究,取得以下结论:(1)针对小回线瞬变电磁法正演响应计算问题,提出采用电偶极子积分叠加方法进行求解。将场源剖分成无数个电偶极子组成,推导了电偶极子所满足的电磁场各分量计算表达式,解决了小回线瞬变电磁法层状模型正演计算问题。采用Euler变换进行频-时转换计算,耗时仅为正余弦变换算法的十分之一,计算效率和精度高。建立层状模型分析小回线瞬变电磁场衰减规律,并与大回线装置响应进行对比。结果表明,小回线瞬变电磁法不仅能准确反映地层深部异常信息,而且对浅表目标体探测更灵敏。研究内容为开展小回线瞬变电磁法反演研究提供正演理论基础。(2)采用时域有限差分算法模拟典型地质异常体小回线瞬变电磁场三分量传播规律并进行分析。结果表明:均匀介质中,磁场水平分量Hx和Hy的传播规律犹如“蝴蝶”翅膀一样,向四周扩散;磁场垂直分量Hz以47度倾斜圆锥主剖面向下向外传播,犹如“烟圈”扩散一样;当异常体位于场源正下方时,磁场水平分量感应产生正负响应,且正负响应的极大值位于异常体端点,而磁场垂直分量感应产生正响应;当异常体位于场源左侧时,磁场水平分量感应产生负响应;当异常体位于场源右侧时,则感应产生正响应;覆盖层和低阻层的存在延缓了瞬变电磁场向地层深部扩散时间,存在低阻屏蔽作用。(3)针对“烟圈”快速成像方法或者线性迭代方法存在近似计算和反演精度低等问题,提出将非线性优化算法应用到小回线瞬变电磁法反演计算中,采用粒子群和萤火虫两种优化算法。对算法最优参数组合和收敛特性进行了分析,针对PSO算法精度低,FA算法计算效率低等问题,提出一种改进的PSO-IFA混合优化算法(PSO-IFAH)。结果表明:与PSO和FA算法相比,改进的PSO-IFAH优化算法计算精度提高了87.62%,效率提高了65.22%,具有高精度和高效率特点。(4)将“烟圈”快速成像方法,Occam线性迭代方法,PSO算法,FA算法以及PSO-IFAH算法应用到小回线瞬变电磁反演中。对三种优化算法的抗噪能力和初始模型搜索范围不同对算法精度和速度的影响进行分析。结果表明:非线性优化算法反演效果优于线性反演方法和快速成像方法;改进的PSO-IFAH优化算法对覆盖层和低阻薄层模型反演精度高,稳定性好;对三维异常体模型进行反演处理。研究表明,低阻异常体存在体积效应影响,使其反演结果范围大于真实模型;受低阻异常体影响,高-低阻异常体模型反演结果呈现低阻异常;改进的PSO-IFAH算法抗噪能力优于FA算法和PSO算法;当模型搜索范围小且接近真实值时,非线性优化算法计算效率和精度高;反之则算法效率低,误差大。(5)针对PSO-IFAH算法初始模型搜索范围问题,利用快速成像方法和线性迭代反演方法约束PSO-IFAH算法计算,提出一种精细化FLCPSO-IFAH联合反演方法。结果表明,FLCPSO-IFAH联合反演方法计算效率提高了61%以上,计算精度提高55%以上,算法精度和速度得到进一步提升。以实测数据为例进行反演计算,从反演结果来说,FLCPSO-IFAH精细化联合反演方法效果和精度最好,异常细节突出明显。研究内容解决了小回线瞬变电磁法精细化反演方法难题,为实现浅层精细探测和处理提供了有效方法。(6)将小回线瞬变电磁法应用到城市地面塌陷应急调查项目中,采用FLCPSO-IFAH联合反演方法进行精细化数据处理,结合地质和钻孔资料进行解释,精确有效的反映出浅表电性结构分布情况,推断了基岩面和溶蚀发育带分布情况,圈定了主要溶蚀发育带。研究内容丰富和发展了瞬变电磁法理论,促进了瞬变电磁法技术发展,有效解决了实际工程应用难题,为人民生命财产安全和社会安全稳定提供了专业技术保障。
文中讨论了库水渗漏在水库诱发地震中的作用,经过分析研究现有的水库诱发地震资料及相关理论,类比蒸汽锅炉与重力热管的热工原理,提出了水库地震成因的超临界水二级相变孕震模型
从1981年到2000年的20年里,我国的教学模式研究大体经历了以介绍引进为主、理论探索为主和模式建构为主三个研究阶段,研究的内容涉及教学模式的概念、结构、特点、功能、分类
目的总结分析颈椎前路手术并发症原因并提出相应防治措施。方法 2005年6月~2011年6月行颈椎前路手术57例患者,对其临床资料进行总结和分析。结果 57例患者中出现手术并发症9例
教育正面临着亘古未有的巨变,并随着现代信息技术的发展,信息技术的不断进步,应用多媒体技术和网络技术进行教学,已成为教育改革的一个重要趋势。本文主要通过查阅相关资料,探索合
随着公立医院薪酬制度改革试点扩大,医改最后"一公里"公立医院改革中的难题——薪酬制度改革牵一发而动全身,影响医改成败。在薪酬制度改革中,探索出工作量效能积分管理模式,
本文以马尔库塞在《单向度的人》一书中提出的“虚假需求”理论为切入点,探寻在技术理性下单向度社会和单向度人的生成路径,反思当下科技蓬勃发展中尤其是自媒体的兴起出现的
学生由于在情感态度、兴趣爱好、发展程度等方面存在差异,必然导致课堂教学中的“差参不齐”。课堂上,有的学生回答问题“牛头不对马嘴”;有的学生缺乏自己的见解,习惯于“随声附和”;有的学生总会提出“千奇百怪”的问题,使教学活动暂时处于“断路”——这些仿佛都是教学中教师碰到的棘手问题,也是感觉最为“尴尬”的事情。作为教师,是把这些学生狠狠地批评一通,还是视而不见地把大手一挥,来个军令如山倒式的“请你坐下”
目的探讨内镜引导下经后路上颈椎螺钉内固定的应用解剖,为临床经后路C2/3椎弓根螺钉固定术提供解剖学资料。方法选用干骨28套(C1-7),对其滋养孔的位置、椎弓根等相关数据进行了观
摘 要:高校合唱教学应转变教学观念,加强基础研究、完善教学体系,积极改革创新,重视个性化指导教学,加快教学模式的转变,提升学生审美能力和表现能力。  关键词:高校合唱 教学 探索  中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-8882(2014)02-036-01  我国高校合唱教学将音乐与声音、语言与情感相互融合,该艺术形式的教学对于提升大学生艺术素质、强化民族文化的传承与发展、提
高校作为国家最高级别的教育机构,除了需要承担基础的高等人才培养任务外,还兼具为社会提供公共体育服务的重要任务,这既是国家对高等院校日常工作的基本需求,同时也是满足社
【摘要】通过对动态景观特性及构成要素的阐述,以及对不同类型动态景观的分析,结合引导性设计的设计手法,将引导性设计手法提炼融合进动态景观的设计之中,得出具有引导指示功能的动态景观,增加动态景观的功能性的同时,达到提高动态景观使用效率,丰富使用者体验感受的目的。  【关键词】引导性设计;动态景观  【Abstract】This paper introducted the characteristics
期刊
关键词 血流变 标本 采集  血变学做为一门较新的边缘学科自问世以来,受到了医院界的重视,要想不断提高检测质量,血样标本的采集是非常重要的一个环节。现在就如何做好血样标本的采集谈些体会。  采血时间以清晨空腹为佳  血液流变学是研究血液的流动性及细菌变形性的科学。血液的流动性与人体组织器官的生长、发育、新陈代谢及生理病理改变有关。所以血流的黏度易受多种因素影响。正常血黏度在1天中可差40%,因此检
期刊
电力设施是城市重要基建设施,对国民经济、社会发展和群众的生活保障具有重要意义。通过对北京地区“十三五”期间各电压等级变电站现状及规划用地进行梳理,并同时结合现阶段
蠕墨铸铁是具有一系列优越性能的新型铸铁。但其硬度值偏低,如何使这种新材料在加工后符合表面质量要求,且使加工条件优化,就成为急需解决的课题。如对切削加工的诸因素采用
随着中国经济的快速发展,国内的社会局势也发生了相应的变化,近几年来国家一直要求各行各业能够保证可持续发展。而对于建筑行业来讲,工程经济的应用情况是一个建筑企业发展
目的:观察脑出血患者血浆中凝血酶-抗凝血酶复合物(thrombin-antirombin,TAT)、金属基质蛋白酶-9(Matrix metalloproteinase-9,MMP-9)的时相性变化规律及之间相互关系,以及TA
为了评价金英黄归汤抗LPS致炎的作用机制,作者采用ELISA法检测金英黄归汤对细胞分泌细胞因子TNF-α、IL-8的影响,采用qPCR法研究药物对TLR4通路中IL-1受体相关激酶-1(IRAK-1)、
各省、自治区、直辖市、计划单列市、新疆生产建设兵团农业(农牧、农村经济)厅(委、办、局),发展改革委,财政厅(局),水利厅(局),国家税务局、地方税务局,工商行政管理局,林业厅(局),各银监局,供
目的:观察射频热凝术联合臭氧消融治疗腰椎间盘突出症的临床疗效。方法对2009年3月至2013年12月收治的120例腰椎间盘突出症患者,在CT引导下行射频热凝术联合臭氧消融术治疗,观察
期刊
目的:探究聚焦解决模式护理联合常规护理对老年胸腰椎骨折经皮椎体成形术患者疼痛程度和生活质量的影响.方法:选取2017年3月-2019年2月在我院行经皮椎体成形术的老年患者35例
2007年我国P2P网络借贷平台以其较低的借贷门槛、平均高于银行等金融机构借贷的收益率和其便捷高效的行业特征优势在我国开始逐步发展与繁荣。近些年,国内P2P网络借贷行业发展极其迅猛,在行业发展巅峰时期,我国网络借贷行业交易成交额连续几年超过前一年成交额的百分之百,引起众多投资者的关注与涉入。但是好景不长,在P2P网络借贷这一理财模式慢慢被众多投资者所接受并认可的时候,全国各地P2P网络借贷平台问题
目的饮酒是造成某些疾病的主要风险因素,近年来,饮酒对认知功能受损的影响机制越来越受到人们的关注。其中,ALDH2是体内参与乙醇相关代谢的重要酶之一。已有研究发现,ALDH2基
高炉煤气作为高炉冶炼的能源副产品,因其低热值和低利用率等特点使得高炉煤气的循环利用成为高炉节能降耗的突破点。高炉喷吹煤粉是现代高炉为了调节高炉炉况所采用的重要手
期刊