地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法技术

本发明专利技术公开了一种地面‑巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，该方法包括：给定电阻率的取值范围；获取每个时间道实测磁感应强度，并判断每个时间道实测磁感应强度是否有效；如果实测磁感应强度有效，则正演计算均匀半空间模型在电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应；基于反函数定理，根据均匀半空间模型在电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线。本发明专利技术给出了地面‑巷道瞬变电磁法一种定性的、直观的数据处理解释方法，还为下一步反演解释提供更丰富的参考信息，利于解决复杂地电问题，改善实际工程应用效果。

【技术实现步骤摘要】
地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法
本专利技术涉及地质勘探
，特别涉及一种地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法。
技术介绍
针对目前瞬变电磁法在巷道及工作面周围隐蔽致灾源精细探测方面不足这一现状，刘树才、姜志海等提出在地面发射-井下接收的地面-巷道瞬变电磁法，该方法通过在地面布设场源，能够实现大功率发射的同时，将接收装置布置于巷道，距目标体近、耦合性好，能够探测更为微弱的电磁场信号，其勘探深度和异常分辨率能够得到大幅提高。然而由于场源与观测系统在垂向上的分离，观测的二次场时空分布特征将不同于地面和矿井瞬变电磁法，尤其在被人们普遍接受的视电阻率资料解释方面，地面-巷道瞬变电磁法视电阻率定义与计算方法也将不同于传统瞬变电磁法。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述的地面-巷道瞬变电磁法，提出一种地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，给出了地面-巷道瞬变电磁法一种定性的、直观的数据处理解释方法，还为下一步反演解释提供更丰富的参考信息，利于解决复杂地电问题，改善实际工程应用效果。为达到上述目的，本专利技术提出了一种地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，包括：给定电阻率的取值范围；获取每个时间道实测磁感应强度，并判断每个时间道实测磁感应强度是否有效；如果所述实测磁感应强度有效，则正演计算均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应；基于反函数定理，根据所述均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线。根据本专利技术实施例的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，在判断实测磁感应强度有效时，正演计算均匀半空间模型在给定的电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应，然后基于反函数定理，根据均匀半空间模型在电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线，由此，选定磁感应强度进行地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率的定义，给出了一种时间上不分早晚、距离上不分远近的全时域、全空域视电阻率定义及计算方法，即给出了地面-巷道瞬变电磁法一种定性的、直观的数据处理解释方法，还为下一步反演解释提供更丰富的参考信息，利于解决复杂地电问题，改善实际工程应用效果。另外，根据本专利技术上述实施例提出的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法还可以具有如下附加的技术特征：其中，如果任一时间道实测磁感应强度无效，则该时间道磁感应强度响应无解。根据所述均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线，具体包括：判断每个时间道磁感应强度响应在所述电阻率的取值范围内是否有极值点；如果无极值点，则初步判定该时间道磁感应强度响应有单解，并采用单解计算方法计算该时间道视电阻率；如果有极值点，则初步判定该时间道磁感应强度响应有双解，并采用双解计算方法计算该时间道视电阻率；判断采用所述单解计算方法或双解计算方法计算得到的该时间道视电阻率是否为合适解；如果是合适解，则根据计算得到的每个时间道视电阻率直接得到所述视电阻率曲线；如果不是合适解，则判定该时间道磁感应强度响应无解；当该时间道磁感应强度响应无解时，采用最小曲率插值方法对该时间道视电阻率进行补充后，得到所述视电阻率曲线。所述单解计算方法包括：输入迭代初值调用正演程序计算电阻率为时均匀大地模型磁感应强度以进行迭代并判断是否满足迭代终止条件：其中，Bz(ρ,t,c)为实测垂直磁感应强度，i为整数，ε为迭代误差限值；如果满足迭代终止条件，则当前的即为第i个时间道视电阻率。所述迭代初值为所述电阻率的取值范围(ρsmin,ρsmax)的中间值。所述双解计算方法包括：采用二分法在所述电阻率的取值范围计算极值点ρsextre；调用正演程序，分别在(ρsmin,ρsextre)和(ρsextre,ρsmax)范围内计算视电阻率ρs1和ρs2；在ρs1和ρs2中选取该时间道视电阻率ρs。其中，如果采用所述单解计算方法或双解计算方法计算得到的该时间道视电阻率不在所述电阻率的取值范围之内，或者采用所述双解计算方法时ρs1与ρs2相差大于第一阈值且ρs1和ρs2均与上一时间道视电阻率相差大于第二阈值，则该时间道视电阻率不是合适解。所述最小曲率插值方法为无约束点的最小曲率差分原位迭代算法。附图说明图1为根据本专利技术实施例的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的单解计算方法的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的双解计算方法的流程图；图4为根据本专利技术一个具体实施例的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面结合附图来描述本专利技术实施例的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法。如图1所示，本专利技术实施例的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，包括以下步骤：S1，给定电阻率的取值范围。可根据真实地下电性结构的电阻率，给定一个电阻率的取值范围。S2，获取每个时间道实测磁感应强度，并判断每个时间道实测磁感应强度是否有效。S3，如果实测磁感应强度有效，则正演计算均匀半空间模型在电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应。相对于感应电动势而言，磁感应强度响应与感应电动势响应虽然均为电阻率的非单值函数，但磁感应强度响应曲线形态更为简单，在常规电阻率范围内均可得到有效信息。此外，大量算例表明，类似于地面瞬变电磁法，地面-巷道瞬变电磁法非均匀地电模型在过渡期的感应电动势响应幅值可能会超过均匀半空间模型所能产生的感应电动势响应的最大值，利用感应电动势响应所求取的视电阻率不能反映真实的地下电性结构，即过渡期出现视电阻率“无解”情况，致使获得的视电阻率曲线不完整；但磁感应强度响应不存在以上现象。考虑到采用感应电动势和磁感应强度响应定义视电阻率的优缺点，本专利技术实施例选定垂直磁感应强度进行地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率的定义，以期指导地面-巷道瞬变电磁法的数据处理解释工作。利用垂直磁感应强度定义视电阻率，在浅部分辨能力较弱，但随深度增加，磁感应强度衰减相对较慢，在晚期仍有增大的幅值，故对深部异常有更高的分辨率。地面-巷道瞬变电磁法将接收点置于地下巷道，在晚期获得深部地电信息的同时，早期数据也记录了浅部地层的电性信息，故地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率的定义应充分利用实测数据所包含的信息。在本专利技术的一个实施例中，如果任一时间道实测磁感应强度无效，例如根据经验判断其为噪声，则该时间道磁感应强度响应无解。S4，基于反函数定理，根据均匀半空间模型在电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线。地面-巷道瞬变电磁法磁感应强度响应为电阻率的非单值函数，但可视为由两个单调函数组成的双值函数，故可采用反函数定理思想进行全域视电阻率定义。由反函数定理可知，对于单调函数必然存在唯一的解与函数值对应。大量数值模型计算结果表明，对于地面-巷道瞬变电磁法磁感应强度响应，全域视电阻率定义解的问题可大致分为三种情况：单解、双解和无解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面‑巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，其特征在于，包括：给定电阻率的取值范围；获取每个时间道实测磁感应强度，并判断每个时间道实测磁感应强度是否有效；如果所述实测磁感应强度有效，则正演计算均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应；基于反函数定理，根据所述均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线。

【技术特征摘要】
1.一种地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，其特征在于，包括：给定电阻率的取值范围；获取每个时间道实测磁感应强度，并判断每个时间道实测磁感应强度是否有效；如果所述实测磁感应强度有效，则正演计算均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应；基于反函数定理，根据所述均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线。2.根据权利要求1所述的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，其特征在于，其中，如果任一时间道实测磁感应强度无效，则该时间道磁感应强度响应无解。3.根据权利要求2所述的地面-巷道瞬变电磁法全域视电阻率定义及计算方法，其特征在于，根据所述均匀半空间模型在所述电阻率的取值范围内每个时间道磁感应强度响应得到视电阻率曲线，具体包括：判断每个时间道磁感应强度响应在所述电阻率的取值范围内是否有极值点；如果无极值点，则初步判定该时间道磁感应强度响应有单解，并采用单解计算方法计算该时间道视电阻率；如果有极值点，则初步判定该时间道磁感应强度响应有双解，并采用双解计算方法计算该时间道视电阻率；判断采用所述单解计算方法或双解计算方法计算得到的该时间道视电阻率是否为合适解；如果是合适解，则根据计算得到的每个时间道视电阻率直接得到所述视电阻率曲线；如果不是合适解，则判定该时间道磁感应强度响应无解；当该时间道磁感应强度响应无解时，采用最小曲率插值方法对该时间道视电阻率进行补充后，得到所述视电阻率曲线。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜志海，郭伟红，刘树才，陈爽爽，李毛飞，刘钦，刘耀宁，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32