吉林大学学报(地球科学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (3): 872-880.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170093
殷长春, 杨志龙, 刘云鹤, 张博, 齐彦福, 曹晓月, 邱长凯, 蔡晶
Yin Changchun, Yang Zhilong, Liu Yunhe, Zhang Bo, Qi Yanfu, Cao Xiaoyue, Qiu Changkai, Cai Jing
摘要： 高精度地下任意各向异性介质电性分布特征识别是当前的热门研究课题。本文以国内外前人工作为基础，基于非结构化网格，利用基于梯度恢复的后验误差估计指导网格自适应细化过程，实现了直流电阻率法三维有限元数值模拟。通过与一维模型半解析解的对比，验证了本文算法的有效性。考虑到电各向异性介质在观测中存在视电阻率反常现象，本文采用了环形扫面测量方法。通过对几种典型各向异性模型的模拟分析，得到了相应的各向异性影响规律和识别特征，各向异性主轴电阻率之间的比值大小决定了椭圆型视电阻率极性曲线长轴与短轴的比值大小，主轴电阻率的旋转方向会改变视电阻率极性曲线的形状。本文的算法研究及数值模拟技术可为直流电法数据精细处理和解释提供技术支撑。
中图分类号:
| [1] 徐世浙,刘斌,阮百尧. 电阻率法中求解异常电位的有限单元法[J]. 地球物理学报, 1994, 37(2):511-515. Xu Shizhe, Liu Bin, Ruan Baiyao.The Finite Element Method for Solving Anomalous Potential for Resistivity Surveys[J]. Chinese Journal of Geophysics, 1994, 37(2):511-515. [2] Pain C C, Herwanger J V, Saunders J H, et al. Anisotropic Resistivity Inversion[J]. Inverse Problems, 2003, 19(5):1081-1111. [3] 刘斌,李术才,李树忱,等. 隧道含水构造电阻率法超前探测正演模拟与应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2012, 42(1):246-253. Liu Bin, Li Shucai, Li Shuchen, et al. Forward Modeling and Application of Electrical Resistivity Method for Detecting Water-Bearing Structure in Tunnel[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2012, 42(1):246-253. [4] Yin C, Weidelt P. Geoelectrical Fields in a Layered Earth with Arbitrary Anisotropy[J]. Geophysics, 1999, 64(2):426-434. [5] 贲放,刘云鹤,黄威,等. 各向异性介质中的浅海海洋可控源电磁响应特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(2):581-593. Ben Fang, Liu Yunhe, Huang Wei, et al. MCSEM Response for Anisotropic Media in Shallow Water[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2016, 46(2):581-593. [6] Yin C. Geoelectrical Inversion for a One-Dimensional Anisotropic Model and Inherent Non-Uniqueness[J]. Geophysical Journal International, 2000, 140(1):11-23. [7] Habberjam G. Apparent Resistivity, Anisotropy and Strike Measurements[J]. Geophysical Prospecting, 1975, 23(2):211-247. [8] Li P, Uren N. Analytical Solution for the Point Source Potential in an Anisotropic 3-D Half-Space:I:Two-Horizontal-Layer Case[J]. Mathematical and Computer Modelling, 1997, 26(5):9-27. [9] Yin C, Maurer H M. Electromagnetic Induction in a Layered Earth with Arbitrary Anisotropy[J]. Geophysics, 2001, 66(5):1405-1416. [10] Li P, Uren N. The Modelling of Direct Current Electric Potential in an Arbitrarily Anisotropic Half-Space Containing a Conductive 3-D Body[J]. Journal of Applied Geophysics, 1997, 38(1):57-76. [11] Wang T, Fang S. 3-D Electromagnetic Anisotropy Modelling Using Finite Difference[J]. Geophysics, 2001, 66(5):1386-1398. [12] Wang W, Wu X, Spitzer K. Three-Dimensional DC Anisotropic Resistivity Modelling Using Finite Elements on Unstructured Grids[J]. Geophysical Journal International, 2013, 193(2):734-746. [13] Yin C, Zhang P, Cai J. Forward Modelling of Marine DC Resistivity Method for a Layered Anisotropic Earth[J]. Applied Geophysics, 2016, 13(2):279-287. [14] Si H. A Quality Tetrahedral Mesh Generator and Three-Dimensional Delaunay Triangulator[D]. Berlin: Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastic, 2006. [15] 金建铭, 电磁场有限元法[M]. 西安:西安电子科技大学出版社, 2014. Jin Jianming. The Finite Element Method in Electromagnetics[M]. Xi'an:Xi'an University Press, 2014. [16] Ren Z, Tang J. A Goal-Oriented Adaptive Finite-Element Approach for Multi-Electrode Resistivity System[J]. Geophysical Journal International, 2014, 199(1):136-145. [17] 刘国兴. 电法勘探原理与方法[M]. 北京:地质出版社, 2005. Liu Guoxing. Principals and Methods of Electrical Prospecting[M]. Beijing:Geological Press, 2005. [18] Zienkiewicz O C, Zhu J Z. Super-Convergent Patch Recovery and a Posteriori Error Estimates:Part1:The Recovery Technique[J]. Internatioanl Journal for Numerical Methods in Engineering, 1992, 33(7):1331-1364. [19] 王飞燕. 基于非结构化网格的2.5-D直流电阻率法自适应有限元数值模拟[D]. 长沙:中南大学, 2009. Wang Feiyan. 2.5-D DC Resistivity Modeling by the Adaptive Finite-Element Method with Unstructured Triangulation[D]. Changsha:Central South University, 2009. [20] Wait J R. Current Flow into a Three-Dimensionally Anisotropic Conductor[J]. Radio Science, 1990, 25(5):689-694. |
| [1] | 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936. |
| [2] | 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025. |
| [3] | 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660. |
| [4] | 张阳阳, 杜威. 基于超收敛单元片梯度恢复的自适应有限元法音频大地电磁正演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 673-683. |
| [5] | 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385. |
| [6] | 周柳湘, 余思琴, 陈俊华, 刘城, 陈义, 张鑫鑫, . 潜孔锤与冲击钻机联合钻进工艺成孔碎岩过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1608-1618. |
| [7] | 苑成旺, 张敏, 张少龙, 秦磊, 郭海洋, 墨海滢, 信旸. 长春地铁基坑支护结构变形与地表沉降特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 879-892. |
| [8] | 于子望, 卢帅屹, 白林, 郑天琪. CO2地质封存岩石力学问题研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 930-942. |
| [9] | 程瑶, 陆丹丹, 赵龙飞. 微波加热油页岩储层的热响应 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 387-400. |
| [10] | 刁国君, 何昕. 地铁明挖车站下穿越既有建筑物的局部暗扩挖施工关键技术 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 536-549. |
| [11] | 蔺学旻, 肖红琳. 缝洞型储层声波远探测测井响应模拟及应用——以塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 312-327. |
| [12] | 魏虹羽, 李世超, 王伟安. 地球动力学数值模拟算法的应用现状与展望[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 98-124. |
| [13] | 吴泽坤, 何来胜, 白晓宇, 麻栋栋, 牛永昌, 赵广, 桑松魁, 闫楠, 张明义. 层状土中静压桩连续贯入现场试验与数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1291-1304. |
| [14] | 庞志超, 肖华, 毛晨飞, 陈国军, 梁琬坤, 高明, 张啸. 准噶尔盆地南缘地区含膏质地层岩性特征及测井识别方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1419-1431. |
| [15] | 刘怀湜, 赵雪娇, 刘雨新, 房庭瑞, 张静, 嵇艳鞠. 基于改进粒子群优化的超顺磁效应多参数提取[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 993-1002. |
|