Для студентов МГУ им. Ломоносова по предмету ГеологияПрименение электротомографии при решении рудных, инженерных и археологических задачПрименение электротомографии при решении рудных, инженерных и археологических задач
2019-03-132019-03-13СтудИзба
Диссертация: Применение электротомографии при решении рудных, инженерных и археологических задач
Описание
Актуальность проблемы.
Геофизические методы исследования являются средством решения широкого спектра
задач, имеющих важное значение для хозяйственной деятельности, научных исследований,
безопасности. Необходимость повышения точности и достоверности их решения в рудной,
инженерной и археологической геофизике требует создания универсальных геофизических
технологий, отвечающих растущим требованиям времени.
В последние десятилетия в области поисков и разведки полезных ископаемых
наметился переход к исследованию месторождений более сложного строения, с большими
глубинами залегания рудных тел. Для их изучения необходимо создавать методы, способные
повысить точность, детальность, производительность, разрешающую способность
проводимых исследований.
Сходная ситуация характерна и для области инженерных изысканий. Рост объемов и
сложности проводимого строительства и других видов инженерной деятельности требуют
повышения информативности и надежности геофизических исследований.
Повышение информативности археогеофизических исследований, являющихся
практически единственными средствами неразрушающего исследования памятников,
позволит до минимума сократить объем раскопок. Это может привести к качественному
прорыву в изучении крупных памятников, а также сыграть важную роль в сохранении
археологических объектов для будущих поколений.
Одним из сравнительно новых геофизических методов, с помощью которого можно
решать многие из поставленных задач, является электротомография. Как модификация
метода сопротивлений на постоянном токе, электротомография унаследовала все
принципиальные возможности метода сопротивлений, позволив, в то же время, существенно
расширить области его применения. Благодаря этому в настоящее время электротомография
становится одним из ведущих геофизических методов исследования верхней части
геологического разреза при решении структурно-геологических задач в рудной, инженерной
и археологической областях. Это требует более четкого понимания возможностей
применения метода в каждом из данных направлений. Оно позволит правильно определять
задачи, которые могут быть решены с помощью данного метода, ограничения метода, и
оптимально использовать метод в комплексе геофизических исследований.
Для всех геофизических методов и методик важно иметь и использовать совместно
программы решения прямых и обратных задач. Во многих практически используемых
программах решения обратных и прямых задач используются конечно-разностные методы,
имеющие практические ограничения при расчете прямых задач при сложном рельефе.
Поэтому было важно разработать программу двумерного моделирования с рельефом, что
было сделано на основе алгоритма метода интегральных уравнений, широко применяемого в
разработках кафедры геофизики МГУ.
Цель и задачи исследования.
Разработка и реализация алгоритма учета рельефа в методе интегральных уравнений,
определение возможностей метода электротомографии при решении структурно-
геологических задач в разных условиях.
Для решения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Создание прямой двумерной задачи метода сопротивлений с рельефом для оценки
возможностей учета влияния рельефа при проведении двумерной автоматической
инверсии.
2. Определение и развитие возможностей ЭТ при решении рудных и инженерных задач.
3. Разработка методики полного цикла измерений для ЭТ сопровождения
археологических раскопок (включающая петрофизические исследования образцов,
профильную и площадную ЭТ съемку, использование априорной информации), оценка
возможности данной методики.
Защищаемые положения.
1. Реализован алгоритм расчета электрического поля для двумерно-построенных сред с
учетом рельефа методом интегральных уравнений
2. Исследована эффективность и развиты подходы к интерпретации электротомографии
при решении рудных и инженерно-геологических задач.
3. Разработана методика полного цикла электротомографических измерений для
решения археологических задач.
Научная новизна.
Реализован алгоритм учета влияния рельефа при моделировании методом
интегральных уравнений, оценена степень учета рельефа при автоматической инверсии в
программе Res2DInv.
Исследованы возможности электротомографии при изучении месторождений
Карлинского типа, гидротермальных месторождений коры выветривания и медно-
порфировых месторождений, а также вопросы комплексирования электротомографии с
другими геофизическими методами для данных типов месторождений.
Проанализированы возможности электротомографии при решении задач структурного
картирования, исследования погребенных карстово-суффозионных воронок, установлена
возможность картирования и изучения древних полигональных структур в средней полосе
России с помощью комплекса геофизических методов.
Разработана и опробована методика «полного цикла» при проведении
электротомографических исследований в археологии - от лабораторных анализов до полной
заверки результатов, что позволило расширить представления о возможностях применения
метода в археологии и дополнить работы предшественников в этом направлении.
Практическая значимость.
Полученные результаты позволили повысить эффективность применения
электротомографии при решении геолого-структурных задач, расширить сферу применения
метода и способствовали его более широкому внедрению в практику исследований для
решения рудных, инженерных и археологических задач.
Фактический материал.
Диссертационная работа написана на основе результатов исследования большого
количества разнообразных геологических объектов. К числу основных полевых материалов
относятся исследования месторождения Депутатское, Карадагское рудное поле,
Александровский геофизический полигон МГУ, ряд инженерных объектов в средней полосе
России, проекты по поиску братских захоронений на Бородинском поле и результаты
сопровождения археологических раскопок в с. Бородино, проводимых Можайской
экспедицией ИА РАН.
Апробация работы.
Результаты исследований, а также основные положения диссертации докладывались и
обсуждались на международных научно-практических конференциях «Инженерная и рудная
геофизика» (V 2009, Геленджик; VI 2010, Геленджик; VII 2011, Москва) и Near Surface
Geoscience (2012, Париж), Петербургском геофизическом научно-практическом семинаре
(2009, 2010, Санкт-Петербург), научно-практических конференциях молодых специалистов
«Инженерные изыскания в строительстве» (ПНИИС, 2009, 2010, Москва), международной
научной конференции «Бородино в истории и культуре» (2009, Москва), Пятой
общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы развития
инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» (2010, Москва),
международной научно-практической конференции «Электромагнитные методы
исследований-2010», научном семинаре «Археология Подмосковья» (2011, Москва),
международном молодежном научном форуме Ломоносов-2011 (2011, Москва).
Геофизические методы исследования являются средством решения широкого спектра
задач, имеющих важное значение для хозяйственной деятельности, научных исследований,
безопасности. Необходимость повышения точности и достоверности их решения в рудной,
инженерной и археологической геофизике требует создания универсальных геофизических
технологий, отвечающих растущим требованиям времени.
В последние десятилетия в области поисков и разведки полезных ископаемых
наметился переход к исследованию месторождений более сложного строения, с большими
глубинами залегания рудных тел. Для их изучения необходимо создавать методы, способные
повысить точность, детальность, производительность, разрешающую способность
проводимых исследований.
Сходная ситуация характерна и для области инженерных изысканий. Рост объемов и
сложности проводимого строительства и других видов инженерной деятельности требуют
повышения информативности и надежности геофизических исследований.
Повышение информативности археогеофизических исследований, являющихся
практически единственными средствами неразрушающего исследования памятников,
позволит до минимума сократить объем раскопок. Это может привести к качественному
прорыву в изучении крупных памятников, а также сыграть важную роль в сохранении
археологических объектов для будущих поколений.
Одним из сравнительно новых геофизических методов, с помощью которого можно
решать многие из поставленных задач, является электротомография. Как модификация
метода сопротивлений на постоянном токе, электротомография унаследовала все
принципиальные возможности метода сопротивлений, позволив, в то же время, существенно
расширить области его применения. Благодаря этому в настоящее время электротомография
становится одним из ведущих геофизических методов исследования верхней части
геологического разреза при решении структурно-геологических задач в рудной, инженерной
и археологической областях. Это требует более четкого понимания возможностей
применения метода в каждом из данных направлений. Оно позволит правильно определять
задачи, которые могут быть решены с помощью данного метода, ограничения метода, и
оптимально использовать метод в комплексе геофизических исследований.
Для всех геофизических методов и методик важно иметь и использовать совместно
программы решения прямых и обратных задач. Во многих практически используемых
программах решения обратных и прямых задач используются конечно-разностные методы,
имеющие практические ограничения при расчете прямых задач при сложном рельефе.
Поэтому было важно разработать программу двумерного моделирования с рельефом, что
было сделано на основе алгоритма метода интегральных уравнений, широко применяемого в
разработках кафедры геофизики МГУ.
Цель и задачи исследования.
Разработка и реализация алгоритма учета рельефа в методе интегральных уравнений,
определение возможностей метода электротомографии при решении структурно-
геологических задач в разных условиях.
Для решения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Создание прямой двумерной задачи метода сопротивлений с рельефом для оценки
возможностей учета влияния рельефа при проведении двумерной автоматической
инверсии.
2. Определение и развитие возможностей ЭТ при решении рудных и инженерных задач.
3. Разработка методики полного цикла измерений для ЭТ сопровождения
археологических раскопок (включающая петрофизические исследования образцов,
профильную и площадную ЭТ съемку, использование априорной информации), оценка
возможности данной методики.
Защищаемые положения.
1. Реализован алгоритм расчета электрического поля для двумерно-построенных сред с
учетом рельефа методом интегральных уравнений
2. Исследована эффективность и развиты подходы к интерпретации электротомографии
при решении рудных и инженерно-геологических задач.
3. Разработана методика полного цикла электротомографических измерений для
решения археологических задач.
Научная новизна.
Реализован алгоритм учета влияния рельефа при моделировании методом
интегральных уравнений, оценена степень учета рельефа при автоматической инверсии в
программе Res2DInv.
Исследованы возможности электротомографии при изучении месторождений
Карлинского типа, гидротермальных месторождений коры выветривания и медно-
порфировых месторождений, а также вопросы комплексирования электротомографии с
другими геофизическими методами для данных типов месторождений.
Проанализированы возможности электротомографии при решении задач структурного
картирования, исследования погребенных карстово-суффозионных воронок, установлена
возможность картирования и изучения древних полигональных структур в средней полосе
России с помощью комплекса геофизических методов.
Разработана и опробована методика «полного цикла» при проведении
электротомографических исследований в археологии - от лабораторных анализов до полной
заверки результатов, что позволило расширить представления о возможностях применения
метода в археологии и дополнить работы предшественников в этом направлении.
Практическая значимость.
Полученные результаты позволили повысить эффективность применения
электротомографии при решении геолого-структурных задач, расширить сферу применения
метода и способствовали его более широкому внедрению в практику исследований для
решения рудных, инженерных и археологических задач.
Фактический материал.
Диссертационная работа написана на основе результатов исследования большого
количества разнообразных геологических объектов. К числу основных полевых материалов
относятся исследования месторождения Депутатское, Карадагское рудное поле,
Александровский геофизический полигон МГУ, ряд инженерных объектов в средней полосе
России, проекты по поиску братских захоронений на Бородинском поле и результаты
сопровождения археологических раскопок в с. Бородино, проводимых Можайской
экспедицией ИА РАН.
Апробация работы.
Результаты исследований, а также основные положения диссертации докладывались и
обсуждались на международных научно-практических конференциях «Инженерная и рудная
геофизика» (V 2009, Геленджик; VI 2010, Геленджик; VII 2011, Москва) и Near Surface
Geoscience (2012, Париж), Петербургском геофизическом научно-практическом семинаре
(2009, 2010, Санкт-Петербург), научно-практических конференциях молодых специалистов
«Инженерные изыскания в строительстве» (ПНИИС, 2009, 2010, Москва), международной
научной конференции «Бородино в истории и культуре» (2009, Москва), Пятой
общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы развития
инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» (2010, Москва),
международной научно-практической конференции «Электромагнитные методы
исследований-2010», научном семинаре «Археология Подмосковья» (2011, Москва),
международном молодежном научном форуме Ломоносов-2011 (2011, Москва).
Характеристики диссертации
Тип
Предмет
Учебное заведение
Семестр
Просмотров
189
Скачиваний
3
Размер
3,35 Mb
Список файлов
Хочешь зарабатывать на СтудИзбе больше 10к рублей в месяц? Научу бесплатно!
Начать зарабатывать
Начать зарабатывать