瞬变电磁测深数据的小波分析处理与电性层划分

论文摘要

瞬变电磁法是一种利用电磁感应原理预测地下目标地质体的地球物理方法。因其具有受地形影响小、探测深度较大、穿透高阻能力强、工效高等特点,成为中浅层探测的重要方法之一。而对于瞬变电磁法观测数据的预处理及测区垂向电性层的划分,由于地质条件的复杂性,现有的方法中还存在一些有待探讨的问题。近年来在信号分析与处理领域,出现了较为先进的号称“数学显微镜”的小波分析数据处理方法。它是针对非平稳信号的处理方法,能够分辨正常信号中夹带的瞬态反常现象并展示其成分,比较适合于动态、瞬态的信号处理。而在瞬变电磁法工作中,得到的就是动态、瞬态的信号,因此引入小波分析对信号进行处理,可以提高瞬变电磁法解释精度。瞬变电磁法对地下低阻体的探测,具有较好的效果,而对目标体为高阻体的探测,尤其是对高阻体电性层的划分,研究程度不高,本文对此以采集的观测数据为基础,采用小波分析对原始数据进行滤波处理,并根据瞬变电磁场的晚期响应规律对感应电压衰减曲线再次进行斜率组合滤波,在保证数据原始变化趋势的前提下,得到了较为平滑的感应电压衰减曲线;最后根据信号预处理的效果,分析认为在单测点上,经过滤波后的曲线晚期段,第一个变幅较大突变点后的采集点数据应予以舍弃,不宜作为正常磁场响应参与反演解释。瞬变电磁观测数据的反演解释,通常采用视电阻率ρτ(t)曲线,而对视纵向电导参数sτ(t)曲线的反演用得较少,且主要用于低阻体的解释。本文选择目标体为高阻体,运用视纵向电导参数sτ(t)曲线对实测数据进行了较为详细的实际处理解读,并对横向、纵向的分辨率做了对比,得出运用两种曲线在横向、纵向上进行电性分辨的优势及局限性。通过实验,表明了视纵向电导测深曲线在对地层垂向电性层的划分中是可行的,详细研究曲线的细微变化特征在解决实际问题中具有一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文来源及研究意义
• 1.2 本文主要内容
• 第二章 瞬变电磁法概述
• 2.1 瞬变电磁法研究应用现状
• 2.2 瞬变电磁法原理
• 2.2.1 均匀半空间的瞬变电磁场
• 2.2.2 层状大地磁偶源的瞬变电磁场
• 2.3 瞬变电磁法的野外装置及特点
• 2.4 瞬变电磁法的特点及其局限性
• 2.5 影响瞬变电磁法探测的噪声分析
• 2.6 瞬变电磁探测数据的预处理
• 2.7 瞬变电磁探测数据的处理与解释
• 2.7.1 正演计算
• 2.7.2 反演计算
• 2.7.3 测数据的预处理与图像解释
• 2.7.4 地形影响
• 2.8 本章小结
• 第三章 小波分析与信号处理
• 3.1 小波分析理论概述
• 3.2 小波分析的发展与应用
• 3.3 常用小波函数、图像及特点
• 3.4 信号的小波分析处理
• 3.4.1 一维信号的小波去噪原理
• 3.4.2 信号进行小波分析的边界处理
• 3.4.3 小波去噪的基本步骤
• 3.5 本章小结
• 第四章 瞬变电磁法测深数据反演成像解释探讨
• 4.1 视电阻率反演成像
• 4.1.1 全期视电阻率成像
• 4.1.2 全区视电阻率成像的局限性
• 4.2 瞬变电磁测深数据的视纵向电导成像
• 4.2.1 视纵向电导定义
• 4.2.2 视纵向电导计算
• 4.2.3 视纵向电导成像划分地层的基本方法
• 4.2.4 视纵向电导成像在划分断面电性层中的应用优势
• 4.2.5 视纵向电导成像在划分断面电性层应注意的问题及局限性
• 4.3 本章小结
• 第五章 瞬变电磁法探测煤矿采空区的数据处理试验
• 5.1 试验区概况
• 5.1.1 地理位置
• 5.1.2 地质概况
• 5.1.3 试验区地球物理特征
• 5.2 试验设备及工作布置
• 5.2.1 试验设备
• 5.2.2 回线尺寸及装置类型选择
• 5.2.3 叠加次数和观测时间范围的选择
• 5.2.4 工作布置
• 5.2.5 野外数据质量检查
• 5.3 野外观测数据的预处理
• 5.3.1 观测数据的预处理
• 5.3.2 数据预处理效果的评价
• 5.4 观测数据的视电阻率成像
• 5.4.1 视电阻率拟断面图像解释
• 5.4.2 视电阻率曲线对垂向电性层划分能力
• 5.4.3 视电阻率曲线对地层断面的横向分辨力
• 5.5 视纵向电导反演曲线解释
• 5.5.1 视纵向电导对垂向电性层的的分辨率
• 5.5.2 视纵向电导曲线在横向上的分辨力
• 5.5.3 两种曲线的分辨能力比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论及存在问题
• 6.1 结论
• 6.2 存在问题及建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文