Применение малоглубинной электроразведки для изучения трехмерно неоднородных сред (1100333), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Для получения корректного результатанеобходимо либо совершенствовать способы подавления этих искажений, либо развивать трехмерные методы исследования, в которых искажения будут нести полезную информацию.Актуальными для развития являются оба направления. Двумерные методики измерений вобщем случае лучше развиты, проще в реализации, дешевле и производительнее трехмерных.
Ктому же они имеют меньше ограничений по расположению сети наблюдений. Поэтому исследования эффектов от трехмерных неоднородностей в двумерных данных дают возможностьулучшить результат интерпретации и минимизировать вероятность ошибочных выводов без перехода к более сложной трехмерной методике измерений или при сложных полевых условиях сограничением сети наблюдений.Трехмерные методики изучения, в свою очередь, очевидно, лучше подходят для изучениятрехмерных сред при необходимой высокой детальности и точности. Поэтому их разработка иоптимизация также актуальна в настоящее время. Такие методики предполагают: трехмерныесети наблюдений (в общем случае, площадные), 3D-аппаратуру и оборудование для ускоренияизмерений, алгоритмы автоматической 3D-инверсии для решения обратной задачи.
В настоящее время геофизики во всем мире активно разрабатывают специализированную аппаратуру и4работают над оптимизацией уже существующих алгоритмов решения обратной задачи в трехмерном варианте. Моя работа в этом направлении посвящена разработке сети наблюдений,направленной на получение оптимального результата в зависимости от поставленной задачи ипредполагаемого строения изучаемой среды. Описанная в моей работе технология псевдо-3Dэлектротомографии, является сейчас наиболее успешной разработкой по совокупности такихфакторов, как производительность, качество получаемого результата, скорость и простота производства полевых работ и обработки.
Кроме того, на начальном этапе развития 3Dаппаратуры, немаловажным преимуществом методики является возможность использованиядавно существующей аппаратуры для 2D-электротомографии.Профилирование методом СГ также позволяет изучать трехмерно неоднородные среды.Этот метод является незаменимым на стадии поиска и локализации аномальных участков, таккак позволяется быстро проводить измерения на больших площадях.
Как любая методика профилирования, метод СГ наиболее чувствителен к горизонтальным неоднородностям разреза,поэтому позволяет выявлять положение аномальных объектов в плане и достаточно точно описывать горизонтальную геометрию. В дальнейшем для оценки глубинного строения подробнокаждую аномалию можно изучать отдельно с привлечением более детальных методов исследования. В моей работе рассматриваются методики с двумя положениями питающей линии длякаждого планшета. Переход от одной питающей линии к двум перпендикулярным существенноповышает качество результатов: увеличивается точность оценки сопротивления в аномальныхзонах, увеличивается точность описания горизонтального положения локальных объектов и появляется возможность картировать линейные высокоомные объекты любой ориентации.Также в настоящее время активно увеличивается объем работ по режимным наблюдениямс участием геоэлектрических методов.
Система для режимных наблюдений, описанная в работеи разработанная при непосредственном участии автора, позволила успешно решить все поставленные задачи по наблюдению за состоянием линейной каменно-набросной плотины (КНП) всложных технических условиях производства полевых работ.
Система является основой длясоздания технических и методологических рекомендаций по построению специализированнойсети наблюдений, обработке данных и комплексированию методов при геоэлектрическом мониторинге.Цели и задачиЦелью работы является анализ и оптимизация существующих методик исследованиясложно построенных трехмерно-неоднородных сред и оценка их эффективности при получениигеолого-геофизической модели среды. В рамках каждого направления стоят свои задачи.Влияние трехмерного строения среды на данные двумерных измерений. Предложитьклассификацию трехмерных неоднородностей. Определить типы искажений, возникающие при5влиянии трехмерных неоднородностей на данные двумерных измерений, предложить способыминимизации таких искажений.
Оценить эффективность способов минимизации. Построить систему режимных наблюдений для мониторинга состояния конкретного гидротехнического сооружения – каменно-набросной плотины Богучанской ГЭС. На фоне искажений от влиянияпродольных неоднородностей оценить возможность построения корректной геоэлектрическоймодели (разреза) и возможность выявления локальных аномалий.Оценить эффективностьпредложенной системы режимных исследований при выявлении зон фильтрации в теле плотины.Метод СГ. Рассмотреть тензорную методику съемки, оценить ее эффективность в сравнении с традиционной методикой с двумя поляризациями. Определить зависимость полученныхрезультатов от азимута двух взаимно перпендикулярных питающих линий – насколько хорошопроявляются на карте СГ объекты различной формы и ориентации.Псевдо-ЗD-электротомография.
Оптимизировать методику псевдо-3Д-электротомографии,а именно: технологию сбора, обработки, интерпретации данных и получение геологическогорезультата. Определить, для каких задач и моделей среды целесообразно применять эту методику, какие в каждом случае существуют проблемы, изучить пути их решения. Оценить возможность и целесообразность применения 2-х перпендикулярных систем профилей. Выявитьналичие зависимости результата от выбранного азимута параллельных профилей и отношениямежду шагом по профилю и между профилями. Провести моделирование и полевые эксперименты для оценки эффективности методики для разных моделей среды и объектов с разнойконтрастностью и геометрией.Научная новизна1.Предложена классификация основных типов трехмерных неоднородностей по ихпространственным параметрам. Описаны эффекты, возникающие в данных двумерной профильной электротомографии при влиянии неоднородностей разного типа согласно классификации.
Предложены способы подавления искажений.1)Выявлен эффект ограничения глубины нижней границы локального трехмерногообъекта при проведении автоматической двумерной инверсии со стандартным набором параметров по профилю электротомографии непосредственно над объектом.2)Выявлен эффект искажения от влияния продольного рельефа в данных двумернойэлектротомографии по профилю.
Предложен способ подавления влияния стороннегопродольного рельефа на данные двумерной электротомографии по продольномупрофилю путем ввода полученных на основе моделирования коэффициентов в кажущееся сопротивление. Предложено подавлять искажения от любых продольных6неоднородностей с помощью построения разностных разрезов при режимныхнаблюдениях за состоянием каменно-набросной плотины (КНП) Богучанской ГЭС.3)Показана высокая эффективность системы режимных наблюдений при выявлениизон фильтрации в теле КНП Богучанской ГЭС. Выявлены и описаны две основныепричины постепенного снижения удельного электрического сопротивления: 1) таяние мерзлых включений и субвертикальная фильтрация и 2) «растепление» и обводнение основания.Доказано, что методика ЭП-СГ с 2-мя перпендикулярными поляризациями позво-2.ляет надежно выявлять линейные объекты произвольной ориентации.
Это подтверждено результатами моделирования и полевыми исследованиями.Разработана методика псевдо-3D-электротомографии, включающая построение3.сети наблюдений, граф обработки и визуализации результатов. Выработаны основные рекомендации по выбору ее параметров и описан ряд возможных ограничений.1)Предложено использование 2-х перпендикулярных систем профилей в методикепсевдо-3Д-электротомографии.2)Выявлено наличие зависимости результата от параметров сети наблюдений (выбранного азимута параллельных профилей и отношения между шагом по профилю имежду профилями).Практическая значимостьРассмотрены методики исследования трехмерно-неоднородных сред, для каждой методики отмечены достоинства и недостатки, определены условия их применимости и эффективностьдля разных моделей сред.Обнаружен важный для интерпретации эффект ограничения глубины нижней границытрехмерного локального объекта при двумерной электротомографии по профилю.Предложено проводить режимные наблюдения на основе электротомографии для мониторинга состояния каменно-набросной плотины Богучанской ГЭС.
Разработанная система показала высокую эффективность при выявлении фильтрационных процессов. Показана принципиальная возможность наблюдать развитие различных фильтрационных процессов с помощьюпредложенной системы мониторинга и определять их происхождение.Предложен быстрый способ коррекции влияния стороннего продольного рельефа на данные двумерной электротомографии по продольному профилю.Доказаны преимущества проведения съемки ЭП-СГ в двух взаимно перпендикулярныхполяризациях произвольного азимута и обработке с использованием теории пространственныхинвариантов.7Разработана и успешно опробована методика псевдо-3Д-электротомографии, которая может успешно применяться для решения широкого круга инженерных, структурных и археологических задач.Личный вклад автораЯ участвовала в разработке и анализе теоретических исследований, на которых основанаработа, самостоятельно выполнила все описанные в работе модельные расчеты, спланировала ипровела экспериментальные исследования и обработку результатов, принимала непосредственное участие в полевых работах и/или обработке данных по всем производственным объектамисследований, представленным в работе в качестве примеров.АпробацияВсего по теме диссертации было сделано 16 докладов на конференциях.
Результаты работы докладывались на VI-X Международных научно-практических конференциях «Инженернаяи рудная геофизика", Геленджик, Россия 2010-2014 гг., Международной научной конференциистудентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2009» и молодёжной конференции«Планета Земля-2009», Москва, Россия 2009 г. А также на конференциях за рубежом – NearSurface-2012-2013 18-19th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Paris,France, 2012 and Bochum, Germany 2013.
Основные выводы изложены в 9 опубликованных работах, среди которых 4 статьи в реферируемых журналах, включенных в список ВАК. Такжечастично результаты исследований были включены в бакалаврскую и магистерскую диссертации автора (на правах рукописи: Павлова А.М., 2009; Павлова А.М., 2011).Структура и объемДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 135 названий работ отечественных и зарубежных авторов, включает 128 страниц текста, 58 иллюстраций и 9 таблиц.Защищаемые положенияНа защиту выносятся следующие основные положения:1.Предложена классификация типов трехмерных объектов, основанная на их формеи расположении относительно профиля наблюдений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
