СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение. Общая характеристика диссертации .............................. 4
2. Теоретнческие основы.................................................. 13
2.1. Математическое моделирование трёхмерных нестационарных полей 14
2.2. Становление электромагнитного поля над моделью вертикально погру-
женного полубесконечного параллелепипеда в слоистой среде (модель кимбсрлитовой трубки при наземной съемке).................... 22
2.3. Профилирование над полубесконечным погруженным вертикальным па-
раллелепипедом в слоистой среде (модель кимберлитовой трубки при аэросъёмке).................................................. 36
2.4. Становление электромагнитного ноля над дискообразной неоднородно-
стью в проводящем пласте слоистой среды (модель нефтяной залежи Сибирской платформы)......................................... 43
2.5. Методика выделения пространственно-временной аномалии сигнала
становления поля.................................................. 55
< *, • -1 *•
2.6. Становление поля над горизонтально-слоистой средой................ 64
2.7. Распространение электромагнитной волны в диэлектрически неоднородной горизонтально-слоистой среде................................. 72
3. Методика................................................................ 89
3.1. Общие сведения.................................................... 89
3.2. Распознавание поисковых объектов.................................................................... 94
3.3. Поиск, идентификация и параметризация объекта..................... 97
3.3.1. Сканирование вдоль траектории.............................. 97
3.3.2. Сканирование но площади.................................... 98
3.3.3. Сканирование по площади над проводящим диском, перекрытым неоднородным экраном......................................... 99
3.4. Оценка эффективности пространственного дифференцирования при локализации объекта пониженного сопротивления............................... 119
3.5. Методика учёта объектов-помех...................................... 143
3.5.1. Сканирование металлических труб и их фрагментов............. 144
3.5.2. Сканирование вблизи железнодорожных путей................... 150
3.5.3. Влияние авиаиоситсля на измерение переходного процесса от гсо-
2
логической среды.................................................... 156
4. Технические средства..................................................... 170
4.1. Основные требования к аппаратуре.................................... 170
4.2. Обработка сигнала в реальном времени................................. 172
4.3. Оптимизация частоты передачи-приема пространственно-временных
кадров............................................................... 186
4.4. Оптимизация токовой функции.......................................... 193
4.5. Частотно-временной способ измерения ранней стадии становления 197
4.6. Аппаратура........................................................... 205
4.7. Топофафичсская привязка траекторий съемки............................ 207
5. Результаты электромагнитного сканировании с аппаратурой «Импульс-авто», «Импульс-СЛ»................................................................ 211
5.1. Опытно-методические работы на кимберлитовых трубках.................. 211
5.1.1. Трубка Дачная................................................. 211
5.1.2. Трубка Нюрбинская............................................. 213
5.1.3. Трубка Байтахская............................................. 218
5.2. Г еологическое картирование. Изучение структуры россыпных месторо-
ждений на примере работ в Бирюсинском золоторудном районе Иркут-ской области......................................................... 220
5.3. Решение инженерных задач............................................. 224
5.3.1. Поиск мелкозалегающих трубопроводов, кабелей, канализационных лотков........................................................... 224
5.3.2. Решение задачи определения причины разрушения административного здания....................................................... 226
5.3.3. Обследование гидротехнических сооружений с прогнозом потенциально опасных участков............................................. 231
5.3.4. Электромагнитные исследования грунтового массива насыпи железнодорожной станции, с целью локализации источника обводнения в границах участка ПК 199-11К204 по ширине станции..................... 234
6. Заключение.............................................................. 239
Литература................................................................. 243
3
Электромагнитное поле возбуждается единичным перепадом тока в петле. Площадные измерения выполняются индукционным приемником с единичным мо-
ментом. На рис. 5,б,в представлено площадное распределение ^для различных
времен становления. Как видно из временных срезов, начальная фаза распределения поля в диапазоне времени до 114 мкс характеризуется ближним к источнику отрицательным экстремумом (рис. 5,г,д). Начиная со времени / = 114 мкс, с точностью до шага рассмотрения структуры поля, происходит инверсия, которая является асимптотической фазой становления над этой моделью. Поле Вг (рис. 6) также имеет характерный знакопеременный вид, однако не меняет установившиеся в ранней стадии становления знаки во всем рассматриваемом диапазоне времени. С увеличением времени пространственная зона инверсии перемещается от ближнего к источнику края объекта к его центру.
При рассмотрении аномальных токов над объектом на глубине к = 20 м. следует отмстить, что на ранних временных отметках / = 15,3 мкс. максимальная плотность аномальных токов тяготеет к ближнему от источника краю объекта (рис. 6,г). При увеличении времени максимум устанавливается ближе к середине объекта / = 491 мкс (рис.6,д). Инверсии тока в рассмотренном диапазоне времени на поверхности объекта не наблюдается.
При рассмотрении ноля аномальных токов в вертикальном сечении, при перемещении токового вихря от верхней границы объекта в глубину (рис. 7,б,в), следует отметить изменение их направления на границе раздела сред /*=20м в районе трубки. Аномальные токи в трубке и в соответствующей части верхнего пласта имеют противоположные направления. Суммарные токи в сечении х=0 имеют неизменное направление (рис. 8).
Высокоомный кнмбердит()вь1Й_объект
Рассмотрим характерные особенности распределения электромагнитного поля для модели “высокоомной” относительно вмещающей среды трубки с сопротивлением ру = 500 Омм, залегающей на глубине А, = 20 м в двухслойной среде с параметрами: А, = 20 м, /?, = 1000 Омм, = 20 Омм (рис. 9).
24
Параметры среды: р і=1 ООО Омм; Иі=20м; р2=500 Омм; рз=200 Омм
9.95с 15 І.8ІСІ4 2 «5с 11 3.04с 14 4.235С-Ы 5.07с 14
'^:о.' -мтГ' -4Ію. ' -;5о о'о ' г;о. ' -ніо
' л" '-зАо! '"' о!о" " ^
Рис. 6. Пространственно-временное распределение В. и аномальных токов в плане набора фиксированных времен над горизонтально-слоистой средой с моделью низкоомной кимберлитовой трубки а - модель среды; б - Вг для 1=15,3 мке; в - В1 для 1=491 мке; г - токи для 1=15,3 мке; д - токи для 1=491 мке
25
- Київ+380960830922