DB43∕T 2955-2024 等值反磁通瞬变电磁法探测技术规范(湖南省).pdf

DB43/T2024 295543湖南省地方标准ICS 17.220.20CCS A 55发 布湖南省市场监督管理局2024-05发布-132024-07实施-13等值反磁通瞬变电磁法探测技术规范Technical specification for opposing-coils transient electromagneticsDB43/T 29552024 I 目 次 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 符号 2 5 探测设计 2 5.1 设计前的准备工作 2 5.2 测网设计 2 5.3 工作参数设计 2 5.4 设计书要求 2 6 仪器设备要求 3 6.1 基本要求 3 6.2 水面仪器设备特殊要求 3 6.3 地下仪器设备特殊要求 3 7 数据采集 3 7.1 一般要求 3 7.2 地面作业数据采集 3 7.3 地下作业数据采集 4 7.4 水面作业数据采集 5 7.5 数据质量评价 5 8 数据处理方法 5 8.1 数据预处理 5 8.2 反演 5 9 定性分析与定量解释 6 9.1 定性分析 6 9.2 定量解释 6 10 成果 6 DB43/T 29552024 II DB43/T 29552024 III 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖南省市场监督管理局提出和归口。本文件起草单位：湖南省计量检测研究院、中南大学、湖南五维地质科技有限公司、河北省地球物理勘查院（河北省浅层地热能研究中心）。本文件主要起草人：徐昱、席振铢、黎倩茜、薛军平、周胜、龙霞、侯海涛、王鹤、高志海、黄基文、李祖强。DB43/T 29552024 IV DB43/T 29552024 1 等值反磁通瞬变电磁法探测技术规范 1 范围 本文件规范了等值反磁通瞬变电磁法地面、地下以及水域探测项目的设计、仪器保障、数据采集、资料处理、成果解释以及报告编写的要求。本文件适用于探测的目标体具有一定规模，与周围介质存在明显的电阻率差异，并且要求电磁噪声应弱于二次场信号；本文件适用于工程地质、水文地质、固体矿产以及油气能源等勘探领域。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 18314-2009 全球定位系统（GPS）测量规范 DZ/T 01532014 物化探工程测量规范 DZ/T 01872016 地面磁性源瞬变电磁法技术规程 JGJ/T 4372018 城市地下病害体综合探测与风险技术评估标准 DB43/T 21512021 等值反磁通瞬变电磁法探测系统通用技术条件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 等值反磁通瞬变电磁法 opposing-coils transient electromagnetics（OCTEM）采用上下两个平行共轴的反向串联磁性源为发射源，接收天线位于上下磁性源共轴的零磁通水平面上的晚期瞬变电磁测深方法。3.2 拖曳天线 towing antenna 搭载在拖体上的等值反磁通天线。3.3 拖曳作业 towing operation 拖曳天线在水面、滩涂以及淤泥上走航工作的模式。3.4 定点测量模式 static measurement mode 天线处于静止状态下测量二次场的模式。3.5 动态测量模式 dynamic measurement mode 天线处于运动状态下测量二次场的模式。DB43/T 29552024 2 3.6 常规超前探测模式 conventional advanced detection mode 天线底面与洞室掌子面、顶底板以及左右围墙平行或重合探测前方目标体的作业方式。3.7 扇形超前探测模式 fanned detection mode 通过改变天线底面与洞室掌子面、顶底板以及左右围墙的夹角，实现探测前方目标体的作业方式。4 符号 下列符号适用于本文件。f频率。电阻率。t时间。U电压。D探测深度。M均方相对误差。5 探测设计 5.1 设计前的准备工作 5.1.1 根据探测目标与任务，收集相关的地质、地球物理、地球化学、钻探、坑探以及测绘等资料。5.1.2 现场踏勘，掌握地形、交通、气候以及人文等施工条件，调查电磁干扰情况。5.1.3 开展正演、物理试验或现场试验，论证探测方法的有效性。5.2 测网设计 5.2.1 根据探测目标体大小、产状、形态以及工作比例尺的要求选择线距和点距。5.2.2 测线应垂直目标体走向，尽可能与地质勘探线重合。5.2.3 地下作业，测点应设置在掌子面、顶底板或左右边墙的中部区域，最小点距和线距都应大于天线的半径。5.3 工作参数设计 5.3.1 最大探测深度按式（1）估算：tD28 （1）式中：D 探测深度（单位：m）；工作区介质的电阻率（单位：m）；t 二次场值大于噪声背景值的最大有效衰减时间(单位：ms)。5.3.2 根据最大探测深度D和环境噪声确定发送基频，基频应小于10004t，t为最大有效衰减时间。5.3.3 根据数据采集的质量要求，现场测试获得叠加次数。5.4 设计书要求 设计书应包括以下内容：DB43/T 29552024 3 a）目标与任务；b）前人工作基础；c）地质、地球物理特征及物性条件；d）数据采集方法与技术；e）数据处理技术与正反演方法；f）进度安排、经费预算以及预期提交成果；g）健康、安全、环保等保障措施。6 仪器设备要求 6.1 基本要求 6.1.1 系统具有自检、记录发送波形、实时监控工作状态的功能，其它功能要求详见 DB43/T 21512021 的规定。6.1.2 天线应为收发一体，发送为磁性源、接收为空芯感应线圈，并具有等值反磁通零磁通调零机构。6.1.3 发送基频、电流准确度以及占空比等发送机关键性能指标详见 DB43/T 21512021 的规定。6.1.4 信号采集卡的分辨率、采样率以及动态范围等关键性能指标详见 DB43/T 21512021 的规定。6.2 水面仪器设备特殊要求 6.2.1 拖曳缆长度15 m，发送电流20 A。6.2.2 配备导航定位仪和水深测深仪，仪器精度应达到厘米级。6.2.3 水面拖曳船的性能和规格应符合下列规定：a）拖曳船长度应8 m、后甲板长和宽都应2 m；b）拖曳船排水量应4 吨；c）船速 24 节时可匀速航行。6.3 地下仪器设备特殊要求 6.3.1 收发天线直径30 cm，高度20 cm。6.3.2 收发天线应配备角度传感器，且精度1。6.3.3 应配备三角支架及角度调节杆。6.3.4 在煤矿矿井开展工作时，仪器设备应满足相关的防爆规范要求。7 数据采集 7.1 一般要求 7.1.1 自检主机，测试校验仪器设备，保障仪器正常工作。7.1.2 数据控制终端与主机 WiFi 连接良好，确保数据正常传输。7.1.3 在已知目标体上开展现场试验，得到发射基频、叠加次数以及反演系数等参数。7.2 地面作业数据采集 7.2.1 测点放样 测点放样应符合以下要求：DB43/T 29552024 4 a）采用全球定位系统放样，详见 GB/T 183142009 和 DZ/T 01532014 规范要求；b）放样精度：水平方向厘米级，高程分米级。7.2.2 定点测量模式仪器布置 定点测量模式仪器布置应符合以下要求：a）以测点为中心现场构建半径0.5 m 的天线平台；b）天线与地面接触耦合良好，水平气泡居中；c）在测量期间天线应处于水平静止状态；d）传输缆应平铺在地面上，不缠绕；e）天线与仪器主机、操作平台的距离应5 m；f）操作平台与仪器主机的距离应控制在 WiFi 信号良好覆盖范围内；g）现场人员、通讯设备以及交通工具应远离天线 5 m 以上。7.2.3 一般场地条件的数据采集 一般场地条件的数据采集应符合以下要求：a）定点测量模式下，在以测点为中心，2 倍天线半径范围内的地形相对平缓；b）2 倍天线半径内没有高于天线的金属物体；c）5 m 高度内无强烈的电磁噪声源或悬空金属线缆。7.2.4 城区场地条件的数据采集时，天线中心与街道隔离栏、路边立柱、建筑物边缘等物体距离应大于 2 倍天线半径。7.2.5 若测点偏离设计点位，测点在测线方向偏离距离应小于 1/2 测点距，垂直测线方向偏移应小于1/5 线距。7.3 地下作业数据采集 7.3.1 选用直径30 cm 的地下空间专用探测天线。7.3.2 一般应采用常规超前探测模式，特殊情况下可采用扇形超前探测模式。7.3.3 测点设置要求 测量设置应符合以下要求：a）与地下空间边缘的距离2 倍天线半径；b）后方 1 m 空间内没有工具、线缆、管道、台架等施工设备；c）距支护柱、帷幕墙以及废渣等干扰源的距离应2 m。7.3.4 天线布置要求 天线布置应符合以下要求：a）常规超前探测模式下，天线应与探测面接触耦合；b）场地条件受限时，天线平面至测点的距离应不大于天线半径；c）采用扇形超前探测模式进行数据采集时，天线平面与后方结构面的距离应2 m。7.4 水面作业数据采集 7.4.1 工作前，确保瞬变电磁仪、导航定位仪与水深测深仪时钟同步，同步精度1 s。7.4.2 动态测量模式记录点的点距按式（2）计算：DB43/T 29552024 5 fnVL/（2）式中：V拖曳船作业时的速度（单位：m/s）；n 测量时叠加次数；f发射基频（单位：Hz）。7.4.3 航速根据探测目标体的规模设计，至少有 3 个记录点控制目标体的二次场响应。7.4.4 动态测量模式拖曳船偏离测线的水平距离应5 m，并实时记录航迹。7.4.5 拖曳作业水域浪高0.5 m，拖曳天线纵横摇10。7.4.6 拖曳天线与拖曳船距离应10 m，拖体吃水深度应为（2030）cm。7.5 数据质量评价 7.5.1 数据质量检查点在测区均匀分布，异常与可疑地段应重点检查，水上拖曳作业应分段检查。7.5.2 质量检查工作量不少于工作总量的 3。7.5.3 数据质量评价标准 数据质量评价标准如下：a）检查点原始观测与检查观测的二次场衰减曲线形态一致；b）测区的数据质量按均方相对误差评价，地面和地下作业的均方相对误差5，水面作业的均方相对误差7，按式（3）计算：21)()()(21niijijijjtUtUtUnM （3）式中：)(ijtU原始观测第j点第i时间道的二次场值；)(ijtU检查观测第j点第i时间道的二次场值；)(ijtU)(ijtU与)(ijtU的算术平均值；n 参加统计计算的时间道数。明显的畸变数据不参与统计计算。8 数据处理方法 8.1 数据预处理 8.1.1 根据发送电流归一化二次场数据。8.1.2 根据 DB 43/T 2151-2021 的 3.6 条款拾取关断时间。8.1.3 删除二次场畸变值，根据探测目标体规模确定光滑程度，目标体规模较大时应选择相对较大的光滑系数，目标体相对较小时应选择较小的光滑系数。8.2 反演 8.2.1 应按照从一维、二维到三维的顺序开展反演。8.2.2 应先在已知目标体的测点开展反演，优选反演方法，确定反演参数，再对所有测点开展电阻率反演成像。DB43/T 29552024 6 9 定性分析与定量解释 9.1 定性分析 9.1.1 根据物性测试结果和现场试验剖面测试定性分析目标体电阻率特征，城市地下病害体探测详见JGJ/T 437-2018 规定。9.1.2 根据掌握的目标体结构特征构建电性模型，并正演计算其二次场响应，定性分析其异常响应特征。9.1.3 根据实测的单点曲线以及多测道曲线，定性分析目标体异常特征。9.2 定量解释 9.2.1 根据已知地质资料、物性特征以及反演结果等，总结资料解释的原则。9.2.2 从一维、二维到三维定量解释目标体的深度、规模以及产状。10 成果 成果应包括但不限于以下内容：a）点位、线位、航迹以及检查点（段）等实际工作材料图；b）多测道曲线图；c）反演电阻率成果图；d）定量解释成果图；e）成果报告，报告内容详见 DZ/T 0187-2016 和 JGJ/T 437-2018 规定。