2017年和2018年于北京进行浅层地质灾害声波特性识别模拟实验所得数据,观测要素包括压力、孔隙度、密度、声波速度等。此数据要素包括浅层气、浅水流、天然气水合物。在浅层气中包含着:浅层气压力、纵波速度、围压、密度、孔隙度、粒径;在浅水流中包含着:浅水流压力、纵波速度、围压、密度、孔隙度、粒径;在天然气水合物中包含着:盐水饱和度、水合物样品长度、水合物转化率、水合物饱和度、纵波声速、温度、压力。数据资源采集时间范围为2017年6月1日-2018年12月30日,利用声波探测系统测量纵波在正常地层以及不同压力等级浅层气、不同饱和度天然气水合物中的传播速度用于建立浅层地质灾害声波预测模型。
| 采集时间 | 2017/06/01 - 2018/12/30 |
|---|---|
| 采集地点 | 北京市 |
| 数据量 | 44.8 KiB |
| 数据格式 | excel |
| 数据时间分辨率 | 日 |
实验试验,自主产生。
实验装置主要由能够模拟-30℃、30MPa的高压低温反应釜、植入式可控压密闭气囊、低温恒温水浴系统、围压控制系统、注气供液系统、声波探测系统、数据采集和处理系统组成。使用PT100铂电阻温度传感器测量反应釜内部的温度场分布,量程-30℃~100℃,精度为0.25%FS;布置3个压力测点测量反应釜内压力,压力传感器量程0~30MPa,精度0.1%FS。模拟浅层气的超压环境,高压气体流量计的增压范围为0~10MPa,流量0~2000mL/min,控制精度0.2%FS。声波探测系统硬件主要由声波换能器、单脉冲声波发射卡以及数据采集卡组成。实验采用的换能器为压电复合材料,具备耐压和防水密封性能,纵波换能器频率为200kHz和500kHz。
数据质量良好。
| # | 编号 | 名称 | 类型 |
| 1 | 2016YFC0303300 | 极地冷海钻井关键技术研究 | 国家重点研发计划 |
本作品采用
CC BY 4.0 (知识共享 署名 4.0 国际许可协议)进行许可。
| # | 标题 | 文件大小 |
|---|---|---|
| 1 | 数据实体1-浅层地质灾害声波特征识别实验数据集.xlsx | 20.7 KiB |
| 2 | 浅层地质灾害声波特征识别实验数据集_说明文档.docx | 24.1 KiB |
| # | 时间 | 姓名 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 1 | 2026/07/19 19:28 | 王*熙 |
基于神经网络的含浅层气砂土地层饱和度特征识别
摘要
浅层气广泛赋存于沿海松散沉积层中,既可作为浅部天然气资源,也可能在隧道、基坑及地下空间开发过程中引发突涌、爆燃、沉降及结构失稳等工程地质风险。浙江沿海地区地层结构复杂,浅层气多赋存于砂土层中,传统勘察方法在城市干扰强、地层非均质性明显及验证资料有限条件下,仍存在识别精度不足、结果连续性差和定量表达能力偏弱等问题。针对上述问题,本文以浙江沿海砂土层浅层气识别为背景,围绕多物理量响应获取-含水饱和度预测及含气状态反推-空间分布表达的技术路线,开展了室内模型试验、神经网络建模及场地应用研究。
首先,构建了砂土-黏土盖层组合的可视化模型试验系统,设置不同干密度和注气压力工况,布设湿度-电导率传感器及热探针,获取注气过程中砂土饱和度、电阻率和导热系数的时空变化数据。试验结果表明,气体在砂土中的运移总体经历通道形成、向上贯通、触顶聚集及侧向扩展等阶段;较低干密度条件下,气体更易形成连续运移通道,脱饱和响应出现更早、幅度更大;较高注气压力则可加快气体突破孔隙水阻滞并形成上部富集。进一步分析表明,砂土电阻率随饱和度增大而减小,导热系数随饱和度增大而增大,且干密度和孔隙率等结构参数对电学、热学响应均具有显著影响。
在此基础上,综合室内试验数据与文献数据,构建了以干密度、孔隙率、电阻率、电阻比和导热系数等为输入、含水饱和度为输出的砂土样本集,建立了BP、CNN、GRNN和TabTransformer四类神经网络模型,并在统一数据划分与评价指标体系下进行训练和对比分析。结果表明,四类模型均可实现砂土含水饱和度的有效预测,其中TabTransformer在误差水平、相关一致性及综合稳定性方面表现最优,更适合处理本文所涉及的表格型多源物理参数数据。独立验证结果显示,最优模型在未参与训练的数据上仍具有较好的预测能力,但在高饱和度区间存在一定系统性低估现象,反映出端部样本不足对模型泛化能力仍有制约。
为实现浅层气的间接识别,本文并未直接以是否含气作为输出变量,而是首先预测砂土含水饱和度,再依据气-水两相饱和度关系反推含气状态,从而构建浅层气富集指数。进一步以温州龙港地区为例,结合钻孔取样和测井资料,对研究区砂土层段进行了含水饱和度预测与富集指数计算,并采用趋势项-残差分解及各向异性地质统计方法实现浅层气富集特征的空间连续化表达。结果表明,研究区浅层气富集区主要分布于若干砂层段内,具有明显层位控制特征,且水平向相关范围大于垂向相关范围,反映出滨海沉积地层沿层向延展较强、层间变化较快的空间结构特征。
研究表明,基于电学、热学及结构参数的神经网络建模方法能够较好表征砂土含水状态,并可为浅层气间接识别提供有效技术支撑。本文建立了从室内试验、多参数关系分析、神经网络预测到场地应用表达的完整技术路径,可为浙江沿海浅层气勘察与风险评价提供参考。
关键词:
浅层气;砂土;饱和度;神经网络;地质统计学。
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| 2 | 2024/04/07 18:29 | 韩* |
查阅我国主要泥石流易发区的监测数据,进行数据挖掘,看是否可以更加便捷的提供泥石流的预警信息。
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| 3 | 2023/12/25 17:18 | 夏*超 |
论文题目:《浅层气实时风险分析》
数据在研究中的作用:模拟并寻找规律
论文类型:研究类
导师姓名:弘毅
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