Применение малоглубинной электроразведки для изучения трехмерно неоднородных сред (1100333), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Это упрощение позволяет, во-первых, зна-чительно уменьшить объем производственных работ, а во-вторых, сократить вычисления и уве-61личить скорость обработки. И, таким образом, пренебрегая второстепенными компонентами,тензорная методика сводится к вышеописанной традиционной методике ЭП-СГ.В моей бакалаврской работе (Павлова А.М., 2009) в том числе было показано, что принципиальной разницы между инвариантами с точки зрения картирования объектов нет. Этоозначает, что при обработке данных метода СГ с двумя питающими линиями можно пользоваться любым из них.
Поэтому в дальнейшем при обработке полевых данных мне показалосьправильным использовать инвариант, так как он совпадает с давно используемым при об-работке в данных традиционной методики средним геометрическим при условии, что в расчетеучаствуют только главные компоненты тензора.3. Расчет аномальных эффектов от высокоомных линейных объектов разной ориентациив методе ЭП-СГ при помощи математического моделирования методом МИУВыше уже говорилось о зависимости аномалии линейных объектов от ориентации тока, ио пользе инварианта детерминанта (среднего геометрического) для визуализации результатов.Инвариант рассматривался для двух перпендикулярных питающих линий, ориентированныхвкрест и вдоль главной оси линейного объекта (его простирания). Однако в области исследования может, во-первых, находиться несколько объектов с разным простиранием, а во-вторых,даже если объект один, то его простирание заранее неизвестно.
Поэтому невозможно выбратьначальное направление питающих линий так, чтобы она располагались вдоль и вкрест простирания объектов. Таким образом, при полевых работах в общем случае питающие линии повернуты под разными неизвестными углами относительно каждого линейного аномального объекта в области исследования, и важным является вопрос, зависит ли итоговая аномалия кажущегося сопротивления и рассчитанные аномалии инвариантов от ориентации двух питающих линий относительно расположения объектов.Также при анализе экспериментальных данных венгерские геофизики показали, что второстепенными компонентами тензора кажущегося сопротивления можно пренебречь.
Этот вывод был сделан венграми в результате физического моделирования при ориентации двух питающих линий вкрест и вдоль линейного аномального объекта с известным простиранием. Однако при произвольной ориентации питающих линий это может быть не так, поэтому я поставилацель выяснить, какой вклад вносят второстепенные компоненты в инвариант и можно ли пренебрегать ими в общем случае при произвольной ориентации питающих линий относительнообъектов.Для решения поставленных задач было решено провести численное математическое моделирования в программе IE3R1 (Инструкция к программе IE3R1, 1991). Алгоритм программыподразумевает расчет прямой задачи методом интегральных уравнений (МИУ) (Смирнова62Т.Ю., 1994; Модин И.Н., 2010) и учитывает необходимые в данной работе особенности поляризации линейных объектов (Электрическое зондирование…, 1992; Электрическое зондирование…, 1988).Параметры моделиВ качестве аномального объекта была выбрана модель «Стены» (Рис.
3.3). Параметры:- размеры 9.5 м х 9.5 м, толщина и высота стен 0.5 м, глубина залегания 0.5 м;- сопротивление объекта 1000 Ом·м, сопротивление вмещающих пород 15 Ом·м;- площадь наблюдений 10м х 10м по сети 1м х 1м;- MN=1м, AB=60м.9.50.50.59.5Рис. 3.3 Схема модели «Стены».Результаты моделированияПри помощи моделирования была найдена зависимость распределения сопротивлений отугла питающей линии (Рис. 3.4). По результатам моделирования видно, что при разных направлениях питающей линии одно и то же тело создает совершенно разные аномалии, и каждоенаправление «подсвечивает» определенные элементы объекта. Именно по этой причине целесообразно использовать две перпендикулярные питающие линии и рассчитывать пространственные инварианты, чтобы аномалия отображала настоящую геометрию тела.Среднее геометрическое, или инвариант det, было вычислен для каждой пары перпендикулярных ориентаций питающих линий: 0º и 90º, 30º и 120º, 45º и 135º, 60º и 150º (Рис.
3.5).63Рис. 3.4 Карты аномалий, отражающие графическую зависимость от азимута питающейлинии (азимуты 0º, 30º, 45º и 90º от горизонтали, питающая линия показана пунктиром).Раньше всегда старались учитывать априорные данные о строении среды, в которой проводятся исследования, и при полевых работах ЭП-СГ старались располагать две питающие линии так, чтобы хотя бы одна из них была перпендикулярна предполагаемому направлениювкрест линейного объекта. Однако из Рис. 3.5 видно, что для любого азимута полученная аномалия достаточно точно и полно отображает геометрию объекта и с изменением азимута меняется очень незначительно, в пределах погрешности. Поэтому в дальнейшем при выборе ориентации профилей на планшете, покрывающем интересующую площадь, можно руководствоваться другими соображениями.
Например, выбрать планшет так, чтобы он совпадал с планшетомкаких-либо других методов, для удобства сравнения результатов.64Рис. 3.5 Карты аномалиипри разных азимутах питающих линий (питающие ли-нии показаны пунктиром).Использование среднего геометрического вместо инвариантапозволяет в два разасократить количество измерений – в два раза увеличить производительность. И поэтому важнооценить вклад побочной компоненты, чтобы понять, насколько при такой замене страдает точность результатов.На основе моделирования ранее рассчитывались точные значения инвариантов, учитывающие обе компоненты для каждого положения питающей линии.
Теперь для удобства можноразделить полный тензор кажущегося сопротивления в зависимости от положения питающейлинии: для ориентации вдоль Х две компонентыи, для ориентации Y –и.Тогда для каждого положения AB кажущееся сопротивление можно представить, как двумер-65ный вектор, а кажущееся сопротивление для каждого положения AB будет выражаться черезсвои компоненты так:√3.15где индекс обозначает, как расположена приемная линия относительно питающей.Если проводить аналогию с обозначениями в тензорной методике, тодля угла 0° между питающей и приемной линиями илидля 0° илидля 90°, а– это– этодля 90°.
Два полных кажущихся сопротивления (для разных AB) использу-ется при подсчете полного инвариантащенного инварианта, а для подсчета среднего геометрического (упро-апп) – только 2 главные компоненты.На следующем изображении показаны результаты моделирования с разделенными компонентами сопротивления (Рис. 3.6).
В каждой строке изображены слева направо полное сопротивление, его главная компонентаи второстепенная (побочная) компонента, а сверху вниз каждая карта располагается в соответствии с ориентацией питающейлинии относительно объекта и заданной системы координат. Отрицательные значения на картахпобочных компонент появляются за счет выбора системы координат.Качественное сравнение этих рисунков показывает, что аномалия главной продольнойкомпоненты с достаточной точностью повторяет аномалию полного кажущегося сопротивления, а на карте побочной компоненты форма аномального объекта не читается. Кроме этого,если на выбранном планшете, основываясь на отраженной в формуле 3.15 зависимости, рассчитать максимальный вклад побочной поперечной компоненты в полное сопротивление, то он,в среднем для планшета составляет менее 1%, при том что максимальное значение достигает11% и только в угловых или краевых точках планшета.
Этим вкладом можно пренебречь безпотери точности, поскольку он не сильно искажает целевую центральную аномалию. Вопервых, потому что больший интерес при работах методом СГ представляют высококонтрастные по сравнению с вмещающей средой объекты с неизменной формой. Во-вторых, потому чтоэти максимальные значения находятся вне зоны расположения объекта, а в центральной частипланшета над самим объектом этот вклад еще меньше – он близок к 0, как видно из рисунка(Рис. 3.6).66Рис. 3.6 Карты кажущегося сопротивленияи его компонентдля различных ориентаций питающей линии (0º, 30º, 45º, 90º).и674. Использование теории пространственных инвариантов при обработке данных ЭП-СГ,полученных рядом с с.
БородиноВ качестве иллюстрации эффективности обработки данных метода СГ с использованиеминвариантов я привожу результаты электроразведочных работ, проведенных на планшете рядом с с. Бородино для картирования археологических объектов.Так как при обработке данных,полученных рядом с с. Бородино, с самого начала предполагалось использование инвариантов,то работы методом ЭП-СГ на каждой площади проводились поочередно в двух перпендикулярно расположенных друг к другу направлениях питающей линии.Параметры съемки на участке «Семеновское»: размеры планшета 62м х 70м, сеть наблюдений 1м х 1м, всего 4473 точки.Различие в показаниях разных приборов и возможное сползание характеристик приборовво времени (методические помехи) учитывалось путем подсчета среднего значения кажущегосясопротивления по профилю и ввода в данные каждого профиля поправки за отклонение отсреднего уровня по всему участку.
Эта процедура выполнялась для для каждого положения питающей линии. После рассчитывался инвариант.Для участка «Семеновское» приведены карты кажущегося сопротивленияидометодической коррекции и вычисления инварианта (Рис. 3.7).При сравнении двух карт сопротивленияимежду собой отчетливо видно, какпротяженные линейные объекты различной ориентации проявляются при смене ориентации питающей линии на перпендикулярную. Кроме того, сравнение этих карт с результирующей картой, построенной после осреднения и вычисления инварианта, иллюстрируют эффективностьвыбранного способа обработки: и вычисления инварианта, и процедуры осреднения для методической коррекции. Картапосле обработки для участка «Семеновское» приведена нижена Рис. 3.8.Карта, полученная после обработки, позволила выделить большое количество, как линейных, так и изометричных аномальных зон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
