为了实现天然源单分量大地电磁技术对水文地质条件的精细探测,系统分析了大地电磁信号采集和处理中存在的问题,研究了地下富水区在大地电磁波上的响应特征;根据大地电磁测深理论和层次分析法,建立了富水性指数模型;在大量实验数据的基础上,拟合波形和岩性的对应关系,从波形上分维提取岩层的介电常数、弹脆性、密度、空隙率等物性信息,按有利于岩层富水的原则赋值和归一化处理,纳入富水性指数模型进行多维度耦合计算,可得到相应深度的富水性指数值.富水性指数包含了丰富的岩层物性信息,增强了富水区在大地电磁波上的响应幅度,减小了天然场源强度变化对信号采集和识别的影响.根据富水性指数模型,利用现代计算机及通信技术,设计了双层阵列扫频式平行板电容传感器和大地电磁探水仪,并开发出了相应的数据处理程序,探测深度分辨率可达0.1 m,能够从庞杂的电磁信号中自动辨识来自深部的微弱信号,实现从时变性场源中采集信号并计算出相对稳定的富水性指数.经现场试验,仪器可清楚划分含水层和隔水层,识别富水区和微小导水通道.该技术在矿井水害防治、废弃采空区修复治理、注浆堵水、深部水文地质条件探测等工程中具有广阔的应用前景.

天然源;大地电磁;阵列扫频式;富水性指数模型;分维识别

中国矿业大学(北京) 国家煤矿水害防治工程技术研究中心,北京 100083;北京邮电大学人工智能学院,北京 100081;郑州煤炭工业(集团)有限责任公司,河南郑州 450081;河南景惠科技有限公司,河南郑州 450042

[1]李沛涛;武强;李卓融;李文雨;谢建;王玉喜-.大地电磁单分量精准处理技术与深部致灾水体探测)[J].煤田地质与勘探,2022(12):142-151

富水性指数模型,阵列扫频式,分维识别

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