CN113156519B - 一种音频大地电磁阵列高效施工勘探方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,包括如下步骤:S1.垂直构造走向部署作为测线方向;S2.在测区内建立观测主站,主站部署矢量方式,主站两侧建立辅站,辅站沿测线方向部署标量方式;S3.主站测点沿X方向和Y方向分别部署磁道并通过磁道进行磁场观测,测点还进行电道观测,辅站共用主站磁道;S4.利用测点处观测的磁场值计算磁场分量,利用磁场分量和电场分量计算测点处的卡尼亚视电阻率;S5.借用主站测点的电场分量,对辅站标量的原始时间序列进行处理,每个辅站分解计算生成两个正常测点,两个正常测点累加计算生成加密点。本发明可提高仪器的使用率,并提高音频大地电磁阵列的施工效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域,具体涉及一种音频大地电磁阵列高效施工勘探方法。
背景技术
频率域电磁测深在深部地质构造的研究方面具有很好的勘探效果,其中频率为音频范围的频率域电磁测深由于具有勘探深度适中、勘探时间短的特点在矿产及工程方面应用较广,适中的勘探深度为1-3km左右,勘探较短时间一般为1-3小时,根据场源的不同又可以分为可控源音频大地电磁和音频大地电磁。
音频大地电磁仪较可控源音频大地电磁仪轻便,同时不存在可控源音频大地电磁的“近场”影响以及收发极之间的“阴影”效应,因此理论上应该更加适用。但在实际生产中,可控源音频大地电磁应用更广。其原因一方面在于可控源音频大地电磁抗干扰能力更强,另外一方面在于可控源音频大地电磁采用阵列式采集,具有施工效率高的特点。
现有技术中,由于实际生产中投入的音频大地电磁仪器少,无法像大地电磁阵列一样进行阵列式布极,而且目前的音频大地电磁计算软件均不支持标量计算,所以音频大地电磁无法像可控源音频大地电磁一样只测量一个方向的电场分量,这在一定程度造成了勘探精度的降低和施工效率不高的特点。而音频大地电磁如果想提高效率,必须进行标量采集。在早期大地电磁阵列方法中,软件支持标量采集,但后期仪器升级更新不再支持标量采集,在大地电磁阵列勘探中也存在不少对原始时间序列数据进行重新读取计算的方法,但其目标侧重于去除噪声或进行静态效应校正上。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出了一种音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,提高仪器的使用率,并提高音频大地电磁阵列的施工效率和精度。
本发明采用的技术方案是:
本申请提出一种音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,包括如下步骤:
S1.垂直构造走向部署作为测线方向,以测线方向为X方向,以垂直测线方向为Y方向;
S2.在测区内建立观测主站,主站呈十字形部署矢量方式并在主站建立测点,主站两侧建立辅站,辅站沿测线方向部署标量方式;
S3.主站测点沿X方向和Y方向分别部署磁道并通过磁道进行磁场观测,测点还进行电道观测,辅站共用主站磁道;
S4.利用测点处观测的磁场值计算磁场分量,利用磁场分量和电场分量计算测点处的卡尼亚视电阻率;
S5.借用主站测点的电场分量,对辅站标量的原始时间序列进行处理,每个辅站分解计算生成两个正常测点,两个正常测点累加计算生成加密点;
步骤S5具体包括如下步骤:
S51.辅站对标量原始时间序列进行重新读取计算时需借用主站的Y向电场分量,即垂直方向辅站的卡尼亚视电阻率ρyx与主站测点垂直方向的卡尼亚视电阻率ρyx相同;
S52.每个辅站可分解计算出两个正常测点,将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的其中一个正常测点的X向电场分量,其中一个正常测点的卡尼亚视电阻率为:
其中,Ex1为辅站其中一个正常测点处的X向电场分量,ρxy12极距为该正常测点至辅站的距离a;
S53.将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的另一个正常测点的X向电场分量,另一个正常测点的卡尼亚视电阻率为:
其中,Ex2为辅站该正常测点处的X向电场分量,ρxy10极距为该正常测点至辅站的距离a;
S54.将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的两个正常测点的X向电场分量的累加和,生成加密点,加密点的卡尼亚视电阻率为:
其中,ρxy11极距为2a。
优先地,步骤S2中,主站呈十字形进行矢量正常布极,分别部署N、S、E、W四个接线柱,N向接线柱接X正方向,S向接线柱接X负方向,E向接线柱接Y正方向,W向接线柱接Y负方向。
优先地,步骤S2中,辅站呈一字型进行标量布极,分别部署N1、S1、E1、W1四个接线柱,S向接线柱和E向接线柱接地,N向接线柱接X正方向,W向接线柱接X负方向。
优先地,步骤S4中,主站测点处的卡尼亚视电阻率为:
其中,f为发射电磁波的频率,Ex和Ey分别为测点处的X向电场分量和Y向电场分量,Hx和Hy分别为测点处的X向磁场分量和Y向磁场分量。
优先地,辅站数量至少为一个,用于提高工作效率。
优先地,沿测线方向的接线柱首尾相连或断开连接。
本发明的有益效果是:
1.辅站通过标量部署及对原始时间序列进行重新读取计算,使辅站由一台仪器只能作一个点扩大到分解为两个正常测点和一个加密点,提高了仪器的使用率,极大提高了音频大地电磁阵列的施工效率和精度;
2.一个主站可配置多个辅站,提高工作效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的音频大地电磁阵列的数据采集示意图;
图2是本发明的时间序列数据处理流程图;
图3是本发明的实际应用音频大地电磁阵列数据处理断面图。
图中附图标记为:1.AMT仪器,2.接线柱,3.磁棒。
具体实施方式
本申请提出一种音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,包括如下步骤:
如图1所示,S1.垂直构造走向部署作为测线方向,以测线方向为X方向,以垂直测线方向为Y方向。
如图1所示,S2.在测区内建立观测主站,主站呈十字形部署矢量方式并在主站建立测点SITE14,主站两侧建立辅站,辅站沿测线方向部署标量方式。主站和辅站均设立AMT仪器1,主站呈十字形进行矢量正常布极,分别部署N、S、E、W四个接线柱2,N向接线柱2接X正方向,S向接线柱2接X负方向,E向接线柱2接Y正方向,W向接线柱2接Y负方向。辅站呈一字型进行标量布极,分别部署N、S、E、W四个接线柱2,S向接线柱2和E向接线柱2接地,N向接线柱2接X正方向,W向接线柱2接X负方向。
如图1所示,S3.主站测点SITE14沿X方向和Y方向分别部署磁道并通过磁道进行磁场观测,并通过磁棒3检测磁场分量,测点SITE14还进行电道观测,辅站共用主站磁道。
如图1所示,S4.利用测点SITE14处观测的磁场值计算磁场分量,利用磁场分量和电场分量计算测点SITE14处的卡尼亚视电阻率。主站测点SITE14处的卡尼亚视电阻率为:
其中,f为发射电磁波的频率,Ex和Ey分别为测点SITE14处的X向电场分量和Y向电场分量,Hx和Hy分别为测点SITE14处的X向磁场分量和Y向磁场分量。
如图1-2所示,S5.借用主站测点SITE14的电场分量,对辅站标量的原始时间序列进行处理,每个辅站分解计算生成两个正常测点,两个正常测点累加计算生成加密点。
具体包括如下步骤:
S51.辅站对标量原始时间序列进行重新读取计算时需借用主站的Y向电场分量,即垂直方向辅站的卡尼亚视电阻率ρyx与主站测点垂直方向的卡尼亚视电阻率ρyx相同;
S52.每个辅站可分解计算出两个正常测点,将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的其中一个正常测点SITE12的X向电场分量,其中一个正常测点SITE12的卡尼亚视电阻率为:
其中,Ex1为辅站其中一个正常测点SITE12处的X向电场分量,ρxy12极距为该正常测点SITE12 X向电场分量Ex1的距离a;
S53.将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的另一个正常测点SITE10的X向电场分量,另一个正常测点SITE10的卡尼亚视电阻率为:
其中,Ex2为辅站该正常测点SITE10处的X向电场分量,ρxy10极距为该正常测点SITE10 X向电场分量Ex2的距离a;
S54.将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的两个正常测点的X向电场分量的累加和,生成加密点SITE11,加密点SITE11的卡尼亚视电阻率为:
其中,ρxy11极距为两个正常测点SITE12和SITE10的电场分量的累加和Ex1+Ex2的距离2a。
如图1所示,辅站数量至少为一个,用于提高工作效率,一般一个主站配备1-2个辅站的工作效率较高。
如图1所示,沿测线方向的接线柱2首尾相连或断开连接,较为灵活。断开连接状态更便于施工。
辅站的标量采集除了提高了施工的效率,还对困难地形地区施工特别适宜。本申请施工实例如下:2011年在秦岭地区国家某引水隧道工程进行了音频大地电磁法(AMT)勘探工作,10条线,长27km,点距50m。采取一个主站和一个辅站方式,主站仪器布置矢量,辅站仪器布置标量,辅站计算时借用主站垂直分量并利用程序使之分解为两个点,该次未使用加密点。如图3所示为某线处理断面图,高阻为花岗闪长岩区,低阻为含水区或断裂破碎带,与地表地质及实际验证情况较为吻合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1.垂直构造走向部署作为测线方向,以测线方向为X方向,以垂直测线方向为Y方向;
S2.在测区内建立观测主站,主站呈十字形部署矢量方式并在主站建立测点,主站两侧建立辅站,辅站沿测线方向部署标量方式;
S3.主站测点沿X方向和Y方向分别部署磁道并通过磁道进行磁场观测,测点还进行电道观测,辅站共用主站磁道;
S4.利用测点处观测的磁场值计算磁场分量,利用磁场分量和电场分量计算测点处的卡尼亚视电阻率;
S5.借用主站测点的电场分量,对辅站标量的原始时间序列进行处理,每个辅站分解计算生成两个正常测点,两个正常测点累加计算生成加密点;
其中,步骤S5的具体步骤为:
S51.辅站对标量原始时间序列进行重新读取计算时需借用主站的Y向电场分量,即垂直方向辅站的卡尼亚视电阻率与主站测点垂直方向的卡尼亚视电阻率/>相同;
S52.每个辅站可分解计算出两个正常测点,将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的其中一个正常测点的X向电场分量,其中一个正常测点的卡尼亚视电阻率为:
;
;
其中,为其中一个正常测点测线方向的视电阻率,/>为其中一个正常测点垂直测线方向的视电阻率,/>为发射电磁波的频率,/>为测点处的Y向电场分量,/>和/>分别为测点处的X向磁场分量和Y向磁场分量,/>为辅站其中一个正常测点处的X向电场分量,/>极距为该正常测点X向电场分量的距离a;
S53.将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的另一个正常测点的X向电场分量,另一个正常测点的卡尼亚视电阻率为:
;
;
其中,为另一个正常测点测线方向的视电阻率,/>为另一个正常测点垂直测线方向的视电阻率,/>为发射电磁波的频率,/>为测点处的Y向电场分量,/>和/>分别为测点处的X向磁场分量和Y向磁场分量,/>为辅站该正常测点处的X向电场分量,/>极距为该正常测点X向电场分量的距离a;
S54.将主站原始信号的X向电场分量更换为相同时间段辅站的两个正常测点的X向电场分量的累加和,生成加密点,加密点的卡尼亚视电阻率为:
;
;
其中,为加密点测线方向的视电阻率,/>为加密点垂直测线方向的视电阻率,极距为两个正常测点的电场分量的累加和的距离2a。
2.根据权利要求1所述的音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,其特征在于:步骤S2中,主站呈十字形进行矢量正常布极,分别部署N、S、E、W四个接线柱,N向接线柱接X正方向,S向接线柱接X负方向,E向接线柱接Y正方向,W向接线柱接Y负方向。
3.根据权利要求2所述的音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,其特征在于:步骤S2中,辅站呈一字型进行标量布极,分别部署N1、S1、E1、W1四个接线柱,S向接线柱和E向接线柱接地,N向接线柱接X正方向,W向接线柱接X负方向。
4.根据权利要求1所述的音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,其特征在于:步骤S4中,主站测点处的卡尼亚视电阻率为:
;
;
其中,为发射电磁波的频率,/>和/>分别为测点处的X向电场分量和Y向电场分量,和/>分别为测点处的X向磁场分量和Y向磁场分量,/>为测线方向的视电阻率,/>为垂直测线方向的视电阻率。
5.根据权利要求1所述的音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,其特征在于:辅站数量至少为一个,用于提高工作效率。
6.根据权利要求3所述的音频大地电磁阵列高效施工勘探方法,其特征在于:沿测线方向的接线柱首尾相连或断开连接。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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