[发明专利]一种消除巷道和地形对直流勘探视电阻率影响的方法

说明书

技术领域

本发明属于电和电磁法勘探领域，具体涉及消除直流电阻率勘探中巷道和地形对视电阻率影响的技术。

背景技术

视电阻率是电法勘探数据解释的重要方法之一。在地下和地面直流电法探测中，受巷道和地形影响的视电阻率畸变，往往和地质目标体的异常混合，导致解释误差甚至误判。巷道影响是对恒定电流场正常分布的一种畸变，与装置形式、布极方式，地形起伏程度和巷道几何形状，地层导电性等多种因素有关。这种影响随供电电极的变化是非线性的，试图找到影响因子^[1]实现校正是困难的。地形影响也是对恒定电流场的一种畸变。通常的比值校正方法^[2]，因模拟纯地形响应的均匀半空间电阻率值不易确定，当地下电性结构变得复杂时，这种改正方法的精度降低，甚至得出错误结果。如果完全依赖包括巷道和地形在内的三维数值反演^[3]，将缺失视电阻率这个资料反演解释中必要的组成部分。而且地球物理反问题的不适定性，三维反演中的不稳定性和多解性、计算量巨大等问题还有待解决。为此，本发明根据线性媒质中电流场的叠加性质，利用三维数值正演剥离巷道、地形的影响，从点电流源在地下的均匀半空间电位，给出地下和地面直流勘探各种装置普遍适用的视电阻率公式。

现有技术存在以下缺陷：

1. 在地下和地面的直流电法探测中，受巷道和地形影响的视电阻率畸变，往往和地质目标体的异常混合，导致解释误差甚至误判；

2. 巷道影响与装置形式、布极方式，地形起伏程度和巷道几何形状，地层导电性等多种因素有关，并随供电极距非线性地变化，试图找到影响因子实现校正是困难的；

3. 通常的比值校正地形影响的方法，因模拟纯地形响应的均匀半空间电阻率值不易确定，当地下电性结构变得复杂时，这种改正方法的精度降低，甚至得出错误结果；

4. 如果完全依赖包括巷道和地形在内的三维数值反演，将缺失视电阻率这个资料解释中必要的组成部分。况且，三维反演自身还存在着不稳定性和高度非唯一性等问题；

5. 原有地下和地面直流视电阻率，分别从均匀半空间表面上电流源电位公式，和均匀全空间中电流源的电位公式导出，不能通用。对于离地面较近的地下勘探，原有的从均匀全空间中电流源的电位公式导出的视电阻率有较大的误差。

对比文件

[1] 岳建华, 李志聃. 矿井直流电法勘探中的巷道影响. 煤炭学报, 1999, 24(1): 7-10

[2] Holcomble HT, Jiracek G R. Three dimensional terrain correction in resistivitysurveys. Geophysics, 1984, 49(4): 439~452

[3] 吴小平. 非平坦地形条件下电阻率三维反演. 地球物理学报, 2005, 48(4): 932-936。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除巷道和地形对直流勘探视电阻率影响的方法，以消除直流电阻率勘探中巷道和地形对视电阻率的影响，提高直流电法勘探的解释精度。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种消除巷道和地形对直流勘探视电阻率影响的方法，其特征在于根据线性媒质中恒定电流场的叠加性，将均匀半空间中的巷道和地形从地电结构中分离出来，具体包括以下步骤：

步骤一，根据巷道形状和开挖深度、地形起伏高程等建立模型；

步骤二，将勘探区地层电阻率的最小值作为含巷道和带地形的均匀半空间的电阻率；

步骤三，将供电电极                                                和按照直流勘探采用的装置类型和布极方式，放置在模型中的对应位置；

步骤四，供电电极每移动一次，进行一次三维数值模拟，获得背景场的电位响应，再插值得到接收电极和之间的电位差作为背景场的电位差；

步骤五，从点电流源位于水平均匀半空间中电位公式出发，推导视电阻率公式：地中供电电极和形成电流回路，有地中任一点的电位公式

                 （1）

式中是大地电阻率、是供电电流，和分别是电源和虚源到的距离，和分别是电源和虚源到的距离，地中任一点的电位为

                   （2）

公式（1）和公式（2）相减，得到接收电极和之间的电位差

   （3）