本书是圆锥型瞬变电磁法研究专著,对圆锥型瞬变电磁勘探的理论基础、方法技术及资料处理与解释方法作了较为全面的论述。书中系统阐述了半空间和全空间介质中圆锥型场源瞬变电磁一次场和二次场特征、电感效应及延时特征。基于一维解析理论和三维数值算法,推导了圆锥型瞬变电磁场一维解析解,分析了典型目标体的瞬变电磁解析响应和三维数值响应特征,研究了适用于小型场源瞬变电磁数据的各种反演算法,获得了小型场源瞬变电磁数据处理与可视化成像方法。通过设计与制作圆锥型收发一体式天线,介绍了不同场景下实验与试验情况,并给出了该项技术与装备在城市地下空间探测、高原冻土调查、露天矿火区和煤矿超前探测的应用案例。
样章试读
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前言
第1章 绪论 1
1.1 研究意义 1
1.2 方法提出 2
第2章 圆锥型场源特征与电感效应 4
2.1 一次场与二次场特征 4
2.1.1 一次场特征 4
2.1.2 二次场特征 8
2.2 电感效应与延时特征 9
2.2.1 电感效应 9
2.2.2 延时特征 16
第3章 圆锥型瞬变电磁正演理论 34
3.1 一维解析理论 34
3.1.1 解析解与视电阻率 34
3.1.2 半空间介质解析响应特征 44
3.1.3 全空间介质解析响应特征 61
3.2 三维正演模拟 72
3.2.1 低阻异常三维正演 72
3.2.2 高阻异常三维正演 76
第4章 圆锥型瞬变电磁数据反演技术 82
4.1 基于“烟圈”理论的近似反演 82
4.2 Occam反演算法 85
4.2.1 Occam反演基本原理 85
4.2.2 典型地电模型一维反演 89
4.2.3 拟二维反演 94
4.3 Occam反演算法优化 96
4.3.1 拉格朗日乘子搜索方式的影响 96
4.3.2 不同输入初始模型对反演影响 96
4.3.3 噪声影响下的反演研究 98
4.3.4 加入限制性先验条件的结果 100
4.4 自适应正则化反演 101
4.4.1 正则化目标函数 101
4.4.2 正则化因子 102
4.4.3 目标函数优化 102
4.4.4 反演终止条件 103
4.4.5 模型反演试算 103
4.4.6 一维反演剖面图对比 108
4.5 AWPSO算法优化反演 110
4.5.1 标准粒子群优化反演算法 110
4.5.2 改进的粒子群优化反演算法 111
4.5.3 PSO-EIS算法测试 113
4.5.4 典型地电模型的PSO-EIS算法TEM反演 115
4.6 阻尼最小二乘方法反演 119
4.6.1 阻尼最小二乘方法基础理论 119
4.6.2 算法验证 121
4.6.3 理论数据反演 123
第5章 圆锥型装置设计与实验 130
5.1 圆锥型场源装备设计与研制 130
5.2 实验与试验 131
5.2.1 探测实验 131
5.2.2 探测试验 134
5.2.3 结果与应用价值 143
第6章 应用案例 144
6.1 青岛陆海交界带综合地球物理探测 144
6.1.1 研究目的及意义 144
6.1.2 主要研究内容 145
6.1.3 研究区地质概况 146
6.1.4 成果综合解译 147
6.1.5 主要研究创新 162
6.1.6 结论 164
6.2 青藏高原冻土区综合地球物理探测 166
6.2.1 研究目的及意义 166
6.2.2 测线布置 167
6.2.3 成果综合解译 173
6.2.4 结论 192
6.3 露天矿火区探测 193
6.3.1 物探成果解译流程 193
6.3.2 着火区探测结果 195
6.4 煤矿超前探测 198
主要参考文献 202