联合剖面法模型实验

实验三联合剖面法模型实验
一、实验目的与内容
1.掌握联合剖面测量的方法。

2.了解联合剖面曲线低阻正交点、高阻反交点特征。

二、实验仪器及材料准备
WDDS-1数字电阻率仪一台（带8节2号电池），万用表一台，电池箱一个（带60节1 号电池），大头针若干，水槽跑极装置一套，低、高阻板状模型，低、高阻球状模型。

记录纸一张，单对数坐标纸一张，直尺一把，铅笔，橡皮。

三、实验步骤
1.在水槽中放
置低阻球体球体,顶面埋深1〜4cm测线通过球心在水面的投影。

联合剖面法极距按AO=8cm,MN=2cn 点距2cm设置。

无穷远极距离测线垂直距离5倍AO以上。

按（3-1）式计算装置系数。

(3-1)
U
MN
(3-2)
=K --------
I
2.按图
3.1布设联合剖面法电极，
准备好记连接仪器，在WDDS-1上设置极距参数等。

录纸和单对数坐标纸。

图3.1联合剖面法模型实验装置图
3.逐点移动电极，测量（注意：测量完沈后要给B极供电, 记录u , I, d每个数据要至少测量两次，要求误差不超过
阻率。

如图3.2把联剖曲线绘在单对数坐标纸上。

'餐和:都测完才跑极）。

5 %，按（3-2）式计算视电
图中横坐标为测点位置， 采用算术坐标，单位cm;纵坐标为归一化视电阻率 匚：6，
采用对数坐标， 匚为实测视电阻率，
J 为远离低阻体的视电阻率，
J 基本上等于水的 电
阻率。

仪器操作步骤： (1) 开机，按“ 键，调节液晶屏对比度。

按“电池”键，检查仪器电池电
压。

0.5秒，输入数值5后按“确认”键
”选择3P-PRFL 联合剖面。

NO=01,按“确认”键；输入数据(单位为 m )：
按“停止”键，屏幕显示 K 值。

(5)测量：
测:将A 接线柱夹子与A 极电缆相连，按“测量”键测量。

在2号和4号排列下，版面显示“ A-极供电？”，按“确认”键为 A 极供电 并显示测量结果 ?SA (其他键表示B 极供电)；将测量参数记录到记录纸上。

按“确认”键存储数据
测叮：将A 接线柱夹子与B 极电缆相连，按“测量”键，再按“确认”键，名义 上是对A 极供
电，实际上是对B 极供电。

记录 订结果(不管负号)，按“确 认”键存储数据。

(6)跑极，重复测量过程。

4. 换高阻球体，用相同的装置再测一遍。

四、思考题
1.
电法勘探中为什么要引入视电阻率的概念 ？
2. 低阻正交点、高阻反交点有何特征？
3. 为什么要设置无穷远极？
按“设置”键，设定供电时间仪器默认为
(2) 按“排列”键输入线号。

(3) 按“确认”显示排列方式。

按“ (4) 按“极距”键输入极距号，如:
AB/2=0.08,MN/2=0.01, 并按“确认”键,
五、实验要求
1.每人按步骤，至少操作一次仪器，并观测5〜10个点的视电阻率。

2.绘制联合剖面曲线并进行分析。

2.每人提交一份实验报告，说明实验的目的，内容、步骤，画出所用排列的实验装置
示意图。

3.回答思考题。

六、理论基础
1 •联合剖面法概述。

剖面法：采用固定极距的电极排列装置，使电极装置沿剖面移动，逐点供电测量。

这
样便可以观测到在一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。

联合剖面法：是由两组三极装置联合进行探测的剖面测量方法。

装置示意图如图3.3
C oo
丄
联合剖面法相当于两个三级装置，为了使供电电极近似点电源，必须使负极离装置足
够远，因此称之为无穷远极。

如果供电电极到测量电极MN中点的距离记为AQ无穷远
极到测线的垂直距离应该大于5倍AQ如果在平行测线布置，距MN中点的距离应该大于10倍AQ 装置沿测线逐点移动，每个测点观测两次，轮流给A极和B极供电。

一次是AMN装置, 所得视电阻率用:*表示，另一次是BNM装置，视电阻率用表示。

记录点在MN的中点。

作图时习惯逹用实线而用虚线表示。

由于它同时利用两条视电阻率曲线探测异常，具有对异常的分辨能力强、异常明显的
优点；适合探测一切形状和产状的地质构造。

它在地质调查中获得广泛的应用，是寻找裂隙形地下水常用的有效方法。

联合剖面视电阻率曲线横坐标为测点位置，采用算术坐标，纵坐标为视电阻率，一般采用对数坐标。

2 •联合剖面法的交点。

正交点： < 与遠相交，在交点左边 <> 芒，在交点右边 <<弋
反交点：芒与惠相交，在交点左边 迖，在交点右边 常〉 高阻交点：交点视电阻率大于围岩视电阻率。

低阻交点：交点视电阻率小于围岩视电阻率。

联剖曲线常有以下 4种交点:
（1）低阻正交点（图3.4 ）。

这种交点常常出现在良导体上方。

由于断裂带中含有较 多的水分，电阻率较低，能产生明显的低阻正交点。

因此交点往往指示低阻体和断裂带 的存在。

（2）高阻反交点（图3.5 ）。

这种交点常常出现在高阻体上方。

往往指示高阻岩脉。

（3） 低阻反交点（图3.6 ）。

往往是由山脊地形引起。

（4） 高阻正交点（图3.7 ）。

往往由山谷地形引起。

2 _
x (m)
图3.4低阻正交点
x (m)
图3.5高阻反交点
0.6
0.5
800 1000 1200
0.7
0.6
0.5
800 1000 1200
1
0.9 - 0.8 - 0.7 _
d
0.9 0.8 —
x (m)
、 ■.
200
图3.6低阻反交点
200
亘00° -
(亡 50 -
£100 -
30 _ 20
x (m)
山谷地形
图3.7高阻正交点
3. 直流电阻率法物理模拟准则。

200
50 100 150 200 250 300
山脊地形
10——
0 50 100 150 200 250 300
10 一
虽然现在能够对大多数野外地电模型进行计算机数值模拟，但是仍然不能忽略物理模拟的重要性。

因为实验获得的结果可以检验理论计算结果。

根据相似理论100把野外地电模型几何尺度在室内按一定比例缩小，并使野外与室内
相应地质体的电阻率比值b保持一致。

这0羊就可以用实验的方法获得与野外相3似的观测结果，且满足匚=b ^sm。

其中6为野外视电阻率，：?sm为缩小模型的视电阻率。

F 面是直流电阻率法物理模拟准则的简单推导。

稳定电流场满足拉普拉斯方程：
.2 . 2 . 2
:u : u : u
-- 矿+ ----- 〒+ ----- 〒
2 2 2
.X
斜 :z
野外模型与室内模型满足以下三个条件。

（1 ）野外供电电流与室内供电电流满足:
(3-9)
l m
为室内供电电流，a 为比例系数，下标m 表示室内模拟。

（2）在野外有边界条件： 二土！ -；「2E 2
如果:
如果满足（3-10），贝U 野外和室内有相同的边界条件。

（3 ）几何尺度相似：
R Pm
R 为野外几何尺度，r m 为室内几何尺度，如矿体长、宽、高、测点距离等等 ，c 为比例 系数。

如果满足以上三个条件，方程的解将是相似的。

考虑单点源情况，在电源点附近方
程解为：
1 — U
1
,
2 R
丨
m m1
U m =
2 二 G
(3-12 )
根据以上三个条件可知：
,,a b,,
U
Um
(3-13 )
=0
(3-8)
=al
其中I 为野外供电电流,
在室内有边界条件:
mi E i = m2 E 2
ml
'i
二 2
mi
b 为比例系数，这个关系推广到
n 个地质体:
A 'mi
A 'm2
I.
b
?mn
(3-10)
(3-11 )
把这个关系推广到远离电源点的情况，且根据电位的叠加性在多点源时也应满足。

在野外和室内的视电阻率公式分别为：
A U
—K
（ 3-14）
I
「sm 二 K m U " （ 3-
15）
1 m
考虑到野外装置系数和室内装置系数满足：
K =cK m
，（ 3-14 ）式变为:
以均匀大地下的低阻球体的联剖勘探为例说明模拟准则。

野外模型参数及室内 模型参数如下表:
按表3.1在室内模型上进行电阻率法测量，利用式（ 3-16 ）可把室内模拟视电
阻率换算成野外勘探视电阻率，并用野外几何尺寸画图即可。

「s = CK m a b ——U m
—C
b 「sm
al m
（3-16）。