第四章高密度电法2

4.3 高密度电阻率的装臵及工作原理：
温纳四极（等间距的对称四极） 温纳偶极 温纳微分
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
温纳四极装置
(三电位电极装置)



U I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
I
0 1 2 3 4
U
5 6 7 8 9
U
一次组合，获得三种电极排列的测量参数
三种排列测得的视电阻率关系如下：
等位面 电力线
DUK-1探测系统测试记录仪
DUK-1探测系统电极控制仪
DUK-1探测系统工作站
测量电极示意图
电缆抽头 拔插卡
电极
高密度电法野外观测示意图
4.5 基本的资料处理方法
1. 统计处理：视电阻率参数断面图或灰度图 取滑动平均；计算均值、方差；视参数分级 比值换算法：等值线断面图或灰度图 λ 参数对局部低阻体 T 参数对局部高阻体有较强的分辨能力。
U
AB M
I 1 1 ( ) 2 AM BM
电位差表达式 地下均匀介质的电阻率
（二）
测定地下介质的电阻率：
在A\B两点供电、任意M/N点测量其间的电位差，来反算地下介质的电阻率
A
AB AB U MN U M U N
M
N
B
I 1 1 1 1 ( ) 2 AM BM AN BN
1 2 s s s 3 3

可形成各种视参数的的等值线断面图
•
•
单独的
比值参数
s s s
T s / s
相邻两点的视电阻率值的比值
（能够更为直观地反映地电断面的特征）
高密度电阻率的装臵及工作原理：
温纳三极装臵（W-A）
联合三极装置
温纳三极装臵（W-B）
sA (i 1) sB (i 1)
G(i)
(i) (i 1)
A s A s

(i) (i 1)
B s B s
2
资料解释的基本原则
1、首先根据所测地电阻率的结果评价地电阻率的分布特征； 2、利用比值参数Gs和λ的平面图和拟断面图，研究观测剖 面横向电阻率的变化特征，并根据此确定断层和裂隙发 育带的位臵、含水性及倾斜方向； 3、比值参数TS的分布变化特征既包含了垂向电阻率变化的 信息，又反映了横向电阻率的变化。因此利用TS的平面剖 面图和拟断面图研究地电断面的异常性质，要综合Gs和 λ的异常信息。 4、如果以单对数坐标系绘制的α法和β法视电阻率平面剖 面图上，两组剖面曲线之间存在固定间距，即比值参数TS 是一个常数，那么介质电阻率只存在垂向变化。若TS小于 1则说明介质电阻率随深度的变化而增大；否则减小；
③地表浸水区
①渗水区 ②严重渗水区
测线4剖面图
①点位111～129米，深度29～48米处有一3～140ohm-m的大面积 低阻异常体（蓝色、浅蓝色），是渗水区域。②点位66～69米，深 度37.1～41.1米处有一3～80ohm-m的圈闭低阻异常（蓝色），是严 重渗水区。③点位148～154米，深度1～3米处有一低阻异常（浅蓝 色），是下雨形成的潜水区。
④地表浸水区
③浸润区 ①浸润区 ②浸润区
测线2剖面图 ①点位132～136米，深度45.5米处有一150ohm-m左右的低阻异常体 （蓝色），是浸润区。②点位78～85米，深度52.5米处有一150ohmm左右低阻异常（蓝色），是浸润区。③点位160～164.5米，深度 21.1～28.1米处有一低阻异常（蓝色），是浸润区。④点位110米处 有一低阻异常（蓝色），是下雨形成的潜水区。
每一层的测点数计算式：
N 总电极数 3 隔离系数
呈倒梯形
4. 野外工作示意图
0 11 12 23 24 35 36 47 48 59
程控开关
观测系统
5. 测量系统
理论图示
电流
I
E
A
M
N
B
ρs=KU/I
ρ—视电阻率，单位(Ω· m) K—装置系数 U—电位差，单位（mV) I—电流强度，单位（mI)
4.1 高密度电阻率法的特点（相对常规的电阻率法） 电极布设一次性完成，减少因电极布臵而 产生的故障和干扰； 可进行有效的多种电极排列方式采集，或
获得丰富的地电断面；
野外数据采集自动化，避免手工操作出现 的错误；
4.2 高密度电阻率勘探系统：
采集及处理（电极系、程控式电极转换开关、电 测仪）
将全部电极按一定的间距布臵在测点上（110m），利用电极转换开关，将每四个相邻电极进行 一次组合，实现多种电极排列的测量参数。 快速采集，提高工作效率、智能化，
测线4（剖面7）位于坝体后坡上，与测线3平行，距测线3斜距为 15.5米。起点位于测线3的6米处下方，总长177米。 测线5（剖面8）位于坝体后坡上，与测线4平行，距测线4斜距为 29.4米。起点位于测线4起点前21.5米处下方，总长177米
测 线 1
.75 1:2 .00 1:3
25 1:3.
2032米 1:2 .5 测 线 2 测 线 3 1:2 测 线 4 .75 测 线 5 1:3 .00
3.电法勘探电极装臵类型选择 本次采用温纳四极排列，60路电极，勘探工作使
用的电极间距测线1、测线2、测线3为3.5米，测线4和 测线5为3.0米。
4.测线布设 共计布设了5条测线8条剖面
溢
测线1 剖面1 测线2
库
区
剖面2 剖面4
剖面3
洪
排
测线3 剖面5 剖面7
排
剖面6
道
测线4
水 水测线5 剖面8KU MN I
K为电极排列系数（联合剖面、对称四极排列、温纳四极排列）
均匀大地电阻率的概念：
实际上相当于将本来不均匀的的地电断面用某一等效 的均匀断面来代替，按上式计算的电阻率不应当是地下介 质的真实值，而是在电场分布范围内、各种地下介质电阻 率综合影响的结果，视电阻率。
U MN s K I
一、需要了解的一些基本知识：
电阻率或导电率
介质
黄土 粘土 含水砾石 层 隔水粘土 层
电阻率（· m）
0-200 1-200 50-500 5-30
介质
雨水 河水 海水 潜水
电阻率（· m）
>1000 10-100 0.1-1 <100
影响因素：
成份 含水量（潜水面） 矿化度（咸、淡水层位） 温度（地热）
二、如何测定大地的电阻率？
• 在地下半空间中建立人工的电流场，研究由于地质对象
的存在而产生的电场的变化（探测对象与周围介质之间 的电阻率差异是前提条件）。 • 将直流电通过电极向地下供电以形成人工直流电场，由 于 直流电场中电荷的分布不随时间改变，这是一种稳定的 电流场。
（一）
两个点源的电场特征： A(I) M B(-I)
2.
3.
滤波处理 视电阻率曲线随极距的增大由单峰变为双峰，绘 制断面后除了主异常外，一般还会出现强的伴随异常， 应消除这种成分的影响。 4. 结合正演资料进行分析地下断面的分布特征。
高密度电法数据处理中几个比值参数：
s (i) Ts (i) s (i)
sA (i ) B (i, i 1) s (i )
第四章 高密度电阻率法
High Density Resistivity Method
是一种重要的工程物探方法 以地下岩土介质的电性差异为基础
主要是观测研究人工建立的地下稳定
电流场的分布规律 主要用于水文、工程和环境地质调查
高密度电阻率法是集电测深和剖面法于一体的 一种多装臵，多极距的组合方法，它具有一次布极 即可进行的装臵数据采集以及通过求取比值参数而 能突出异常信息，信息多并且观察精度高，速度快， 探测深度灵活等特点。
n为隔离系数，x点距
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
n=1
U
3. 测点分布
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
N=4
U
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
N=3 N=2
U
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
I
0 1 2
U
3 4 5 6 7 8 9
N=1
地面
U nx
①严重渗水区
③渗水区
②严重渗水区
测线3剖面图
①点位141～147米，深度38.5～44米处有一24～40ohm-m的明显 低阻体（蓝色），是严重渗水区。②点位129～134米，深度45 ～49米处有一24～40ohm-m的明显低阻异常体（蓝色），是严重 渗水区。③点位126～154米，深度32～58米范围内有一40～ 140ohm-m的大面积低阻体（浅蓝色），是渗水区域。
沟 沟
测线1位于坝体顶部，与防浪墙相距1m。测线从溢洪道内边缘开始， 过输水隧洞上部，至水库管理所门口路边结束，总长206.5米。 测线2位于坝体后坡上，与测线1平行，距坝顶斜距为17米。起点位 于测线1的54.5米处下方，总长206.5米 测线3位于坝体后坡上，与测线2平行，距测线2 斜距为20.4米。起 点与测线2的起点对齐，总长206.5米
6.3 7.7 4.6 9.4 19.0
35.75
2
42
2
38.5
7
35
2
38.5
2
33
2 6.4
②地表浸水区域
①输水隧洞
测线1剖面图 ①点位151～155米，深度32～34.1米处有一2～40ohm-m的明显 低阻异常体（蓝色），电阻率值圈闭且变化大，推断为水库的 输水隧洞，因其充水较多而成为良导体。②坝顶的低阻分布 （蓝色），是下雨形成的潜水区。