高密度电法
第五讲高密度电法
（一）
两个点源的电场特征：
A(I)
M
B(-I)
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、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。
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
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 )
sA (i 1) sB (i 1)
G(i)
(i) (i 1)
A s A s
高密度电法野外观测示意图
5.5 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。
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。
高密度电法(1)
实验二高密度电法实验一、实验目的1.学习高密度电阻率法数据采集工作方法；了解数据处理的基本流程。
二、高密度电法的勘探原理高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。
它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。
高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系 3 部分组成。
多路电极转换器通过电缆控制电极系各电极的供电与测量状态。
主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存贮测量数据。
数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。
计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后,做视电阻率等值线图。
在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料作地质解释,并绘制出物探成果解释图。
三、实验内容及步骤（一）实验内容本实验在室外采用温纳装置做剖面观测，学习电法勘探的野外工作过程和仪器操作，对观测的数据进行整理，编写实验报告。
（二）仪器高密度电阻率勘探工作仪器包括测量系统和反演软件系统。
测量系统包括WDJD-3多功能数字直流激电仪（测控主机）和WDZJ-3多路电极转换器。
该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用。
（三）装置形式采用的装置形式为：固定断面扫描装置α排列（温纳装置AMNB）见图1-1。
测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；依此不断扫描下去，得到倒梯形断面，由于供电电极AB和MN均按一定比例增大，所以在反映深部信息是有比较好的效果。
图3-1 α排列（温纳装置AMNB）装置（四）各项检查检查项目包括：主机电源电压，转换电极控制器开关，转换电极控制器电源电压，主机各接线柱之间的绝缘电阻，转换电极控制器各接线柱之间的绝缘电阻，32芯物探电缆完整性，干电池箱的电压等。
高密度电法-专著
图
(a)温纳α装置；(b)温纳β装置；(c)温纳γ装置；(d)偶极-偶极装置 (e)三极装置；(f)温纳-斯伦贝谢装置
2.装置特点及视参数的计算 （1）温纳装置 在高密度电阻率法中， 由于温纳装置与异常对应关系好， 是常用的装置之一。 最早的高密度电阻率法一般使用三电位电极系。 所谓三电位电极系就是将温纳装 置、偶极装置和微分装置按一定方式组合后构成的一种测量系统。这是由于电极 转换需要时间，因此当连接好等距的 AMNB 四个电极后，可以作三次组合，依次 构成温纳装置、偶极装置和微分装置，或称为温纳 α 装置、 温纳 β 装置和温 纳 γ 装置。这样在某一测点就可以获得三个电极排列的测量参数。 温纳装置对电阻率的垂向变化比较敏感，一般用来探测水平目标体。温纳装 置的装置系数是 2a ，相比于其它装置而言是最小的。因而同样情况下，可观测 到较强的信号，可以在地质噪声较大的地方使用。另一方面，由于它的装置系数 小，因此在同样电极布置情况下，它的探测深度也小。另外，温纳装置的边界损 失较大。 温纳 α 装置、温纳 β 装置和温纳 γ 装置三种排列形式（见图？？？）， 视电阻率参数及计算公式为：
其中 s ( L) 为电极距为 L 时全部视电阻率观测数据平均值。 （4）计算相对电阻率
y (i ) K ( L) x (i ) x x (i ) / s ( L)
通过计算相对电阻率， 可以在一定程度上消除地点断面由上到下水平地层的 对变化。因此，相对电阻率断面图照顾要反映地电体沿剖面的横向变化。 （5）对视参数分级 为了对视参数进行分级，首先必须按平均值和标准差关系视参数的分级间 隔。间隔太小，等级过密，间隔太大，等级过稀，都不利于反映地电体的分布。 一般情况下，以采用五级制为宜，即根据平均值和标准差的关系划分四个界限：
高密度电法
高密度电法勘探指的是直流高密度电阻率法，实际上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。
本次高密度电法勘探采用的仪器以WDJD-3多功能数字直流激电仪为测控主机，配以WDZJ-3多路电极转换器构成高密度电阻率测量系统，该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用，使解释工作更加方便直观。
该系统可广泛应用于能源勘探与城市物探、铁道与桥梁勘探等方面，亦用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中, 还能用于地热勘探。
工作时每个排列实接电极数60根，测量一个断面时所有实接电极一次铺完，供电电压200-300V，电流大于3A,本次工作采用的电极间距为10m。
为了充分利用每个排列的观测数据和保证测量数据的横向和垂向反演精度，我们选用了2排列装置（见图2-1），固定断面扫描测量，断面上的测点呈倒梯形分布。
当实接电极数为60根时，剖面数为28，断面测点总数为841。
当剖面长度大于一个排列长度、在进行下一个排列测量时，电极布置应与前一排列重合30根，保证倒梯形断面上的测点无空隙。
野外工作中，为确保观测质量，取得详实、可靠的数据，每次开工前，对仪器的工作状态进行严格检查，保证仪器工作正常，并在每次测量前，对60根电极进行自动接地电阻检查，确保电极接地良好、各电极接地电阻均一。
高密度电法剖面电极布置及断面扫描测点见图2-1。
A M NB AM = NB = n * MN ,MN不变,同时移动。
n=1n=2n=3n=4n=5n=6n=7n=8n=9n=10n=11n=12n=13n=14排列（施伦贝谢尔装置：AM＝NB，MN不变）示意图图2-12内业资料处理使用Res2dinv电法处理软件；经该软件处理的数据自动转换成断面上对应的各测点的电阻率，以不同颜色在剖面上呈不同层次展示，因而各电性层层次清楚明了，地层异常部位亦非常清楚的展示出来。
高密度电法.
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)
高密度电法常见装置
施伦贝尔1(SBl)装置模式
测量时，M，N不动，A逐点向左移动，同时B逐点向右移动， 得到一条滚动线：接着A、M、N、B同时向右移动一个电极， M、N不动，A点逐点向左移动，同时B逐点向右移动，得到另 一条滚动线：这样不断滚动测量下去，得到矩形断面 。
温施装置模式(WSl)： 其特点是：此模式介于温纳与施伦贝尔之间，适用于固定断面 扫描测量，测量得到是矩形的测深断面，探测的有效面积相对 较少，在有效地面积范围内地电信息丰富，灵敏度高。
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）
K
U 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。
高密度电法的原理及应用
高密度电法的原理及应用1. 引言高密度电法（High-Density Electrical Method）是一种地球物理勘探方法，利用电流通过地下的传导率差异来揭示地下的电阻率变化。
该方法广泛应用于矿产资源勘探、地下水资源评价、环境地质调查等领域。
本文将介绍高密度电法的原理及其在不同领域的应用。
2. 高密度电法的原理高密度电法是一种电阻率测量方法，通过电极对地的注入电流和测量地下电势差来反推地下电阻率分布。
其原理基于地下不同岩石和介质的电导率不同，从而推断地下结构和成分变化。
高密度电法的原理如下： 1. 在地表上选取适当的测线布设电极，并在地下注入一定电流。
2. 通过一组电极对地的电流注入和另一组电极对地的电势差测量，得到地下电压分布图。
3. 根据电流和电压数据，计算地下电阻率分布。
4. 通过解释电阻率数据，推断地下的岩石类型、含水性、断层和构造等信息。
3. 高密度电法的应用3.1 矿产资源勘探高密度电法在矿产资源勘探中发挥着重要作用。
通过测量地下电阻率分布，可以推断不同岩石类型和含矿石层的存在。
应用高密度电法可以帮助勘探人员快速找到潜在的矿产资源，指导矿区的开发和利用。
3.2 地下水资源评价高密度电法在地下水资源评价中也具有广泛的应用。
地下水的存在和分布与地下岩层的含水性和渗透性有关，而这些特性可以通过电阻率来反映。
通过高密度电法测量，可以快速获取地下水含水层的位置、厚度和均匀性等信息，为地下水资源开发和保护提供重要依据。
3.3 环境地质调查高密度电法在环境地质调查中的应用也日益广泛。
例如，在城市土地开发过程中，为了评估土壤和地下水的环境质量，需要了解地下污染源的存在和扩散情况。
高密度电法可以通过测量电阻率来揭示地下的地质层分布和污染程度，为环境保护和治理提供重要信息。
4. 结论高密度电法是一种有效的地球物理勘探方法，应用广泛于矿产资源勘探、地下水资源评价和环境地质调查等领域。
通过测量地下电阻率分布，可以推断地下结构和成分变化，为资源开发和环境保护提供重要依据。
高密度电法数据处理
高密度电法数据处理一、引言高密度电法是一种地球物理勘探方法，通过测量地下电阻率的变化来推断地下构造和岩性的分布情况。
在进行高密度电法勘探时，需要对采集到的数据进行处理和解释，以获得准确的地下模型。
二、数据处理步骤1. 数据预处理在进行数据处理之前，需要对采集到的原始数据进行预处理。
这包括对数据进行滤波处理，去除噪声和异常值，以提高数据的质量和可靠性。
2. 数据分析与解释对预处理后的数据进行分析与解释，以获得地下构造和岩性的信息。
这可以通过绘制等电阻线图、剖面图和三维模型来实现。
通过观察数据的空间和时间变化规律，可以推断出地下构造的分布情况。
3. 反演处理反演处理是高密度电法数据处理的核心步骤之一。
它通过数学模型和计算方法，将观测数据转化为地下模型。
常用的反演方法有有限元法、有限差分法和最小二乘法等。
通过反演处理，可以获得地下电阻率的空间分布。
4. 数据解释与验证在进行数据解释时，需要将得到的地下模型与地质背景知识进行对比和验证。
这可以通过与钻探、地质剖面等数据进行对比，以确保解释结果的准确性和可靠性。
三、数据处理的应用高密度电法数据处理在地质勘探、环境调查和水资源评价等领域具有广泛的应用价值。
1. 地质勘探高密度电法数据处理可以帮助地质勘探人员了解地下构造和岩性的分布情况，指导矿产资源的勘探和开发工作。
通过分析电阻率数据，可以确定矿体的位置、大小和形态等信息。
2. 环境调查高密度电法数据处理可以用于环境调查和污染源追踪。
通过分析地下电阻率的变化，可以确定地下水和土壤的污染程度和分布情况，为环境保护和治理提供科学依据。
3. 水资源评价高密度电法数据处理可以用于水资源评价和地下水开发利用。
通过分析电阻率数据，可以确定地下水的含水层分布、储量和质量，为水资源的合理开发和利用提供技术支持。
四、总结高密度电法数据处理是一项重要的地球物理勘探技术，通过对采集到的数据进行处理和解释，可以获得地下构造和岩性的信息。
高密度电法的进展与展望
高密度电法的进展与展望高密度电法的进展与展望引言：随着科技的发展，高密度电法作为一种非常重要的地球物理勘探方法，得到了广泛的应用。
在过去的几十年里，高密度电法不断取得新的突破，为资源勘探和环境监测提供了强有力的支持。
本文将对高密度电法的进展进行介绍，并展望未来它的发展方向和应用前景。
一、高密度电法的概念及基本原理高密度电法（High-Density Electrical Method）是一种基于电磁现象的地球物理勘探方法，通过测量地下的电阻率分布来研究地下结构。
其基本原理是根据地下不同材料的电导率或电阻率差异，利用低频交流电源激发地下电场和地下剖面上的电流井测量得到电位差，进而分析地层结构和物性。
二、高密度电法的进展1. 仪器技术的改进：近年来，高密度电法的仪器技术取得了重大突破。
采用数字化和自动化技术，仪器的测量速度和精度都得到了极大的提升，使得高密度电法能够更好地适应多样化的地下条件。
2. 数据处理方法的改进：高密度电法的数据处理方法也在不断改进，旨在提高数据分析的准确性和可靠性。
通过使用复杂的数学算法和计算模型，可以更好地提取出地下结构的信息，获得更准确的电阻率分布图像。
3. 成像技术的发展：高密度电法成像技术在近年来取得了重要的进展。
结合人工智能和机器学习等技术，可以实现对大量数据的自动分析和处理，从而实现更高效、更精确的成像结果。
4. 多物理场耦合技术：高密度电法与其他地球物理勘探方法的综合运用，如地震勘探、重力法等，可以加强对地下结构的认识。
多物理场耦合技术的发展为高密度电法提供了更广阔的应用前景。
三、高密度电法的展望1. 深部勘探：随着资源开采的加深和环境治理的需求，对地下深部的探测成为未来发展的重点。
高密度电法的应用范围将进一步扩大，以满足对深部矿产资源和地下水资源的勘探需求。
2. 精细成像：随着仪器和数据处理方法的不断改进，高密度电法成像技术将变得更加精细化。
通过进一步提高成像的空间分辨率和垂直分辨率，可以更准确地揭示地下结构的细节。
高密度电法-新
(c)图模拟了一种岩溶区地下 石林的情况，其他参数仅略 有反映，只有 Ts 比值参数断 面才清楚地反映了地下石林 的存在与分布。
高密度电阻率法由于采用了程控式电极转换开关和微 机电测仪，因此，在一条剖面上便可以采集不同装置及不 同极距的大量数据，将这些数据进行统计处理，便可获得 各种参数的等级断面图和分级剖面图。由于等级断面图更 重视异常的相对变化，所以当将每一测点的视参数值按其 等级的高低采用不同的符号或灰阶表示时，使得到剖面下 方一定深度范围内电性的相对变化。该图在反映地电断面 的结构特征方面将具有更为直观和形象的特点。 统计处理方法原则上适用于 电极系中各种电极 排列的测显结果，只是在考虑视电阻率参数时，由于后两 种电极排列形式的异常和地电体之间具有较复杂的对应关 系，因此，一般只对前者或经过滤波处理后的后两种排列 的测量结果进行统计处理。统计处理包含以下步骤：
2）比值参数G
它是以变化率为基础的比值参数，又称为梯度转换法。 其计算公式为：
通常将计算结果示于第i点。
以上两种参数( 和G)虽计算方式不同，
但二者都是从两条三极曲线视电阻率异常值
的某种组合而获得的，故其结果均反映了由 两条三极曲线所构成的联合剖面曲线岐离带 的变化率。因此，二者具有大体相同的分辨 地电体赋存状况的能力。
二、高密度电阻率剖面法资料整理与图示
(一)视电阻率参数及其计算 由于高密度电阻率法包括五种装置，故视电阻率参数 的计算包括
(二)比值参数及其计算
这里介绍两类比值参数：一类是直接利用三电位
电极系的观测数据进行组合；另一类则是用联合三极 的观测数据组合而成的。两种比值参数不仅具有以某
种更为醒目的方式再现原有异常特征，而且某些比值
(1)利用滑动平均计算视电阻率的有效值。 (2)计算整个测区或某一断面的统计参数。 ①视参数的平均值A。 ②标准差。 (3)计算装置调整系数。 (4)计算相对电阻率。 以各点的有效电阻率乘以相应极距的装置调整系数即为不 同极距的相对电阻率，即：
高密度电法
高密度电法
高密度电法：是一种阵列勘探方法，它以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律。
野外测量时只需将全部电极( 几十至上百根) 置于观测剖面的各测点上, 然后利用程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集, 当将测量结果送入微机后, 还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。
高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。
其原理与普通电阻率法相同．所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。
关于阵列电探的思想早在20 世纪70 年代末期就有人开始考虑实施, 英国学者所设计的电测深偏置系统实际上就是高密度电法的最初模式。
80 年代中期, 日本地质计测株式会社曾借助电极转换板实现了野外高密度电阻率法的数据采集, 只是由于整体设计的不完善性, 这套设备没有充分发挥高密度电阻率法的优越性。
80 年代后期, 我国地矿部系统率先开展了高密度电阻率法及其应用技术研究, 从理论与实际结合的角度, 进一步探讨并完善了方法理论及有关技术问题, 研制成了约3 ～5 种类型的仪器。
近年来该方法先后在重大场地的工程地质调查、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘查领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。
高密度电法的原理与应用
高密度电法的原理与应用1. 简介高密度电法是一种非侵入性地下勘探技术，通过在地下注入高频电流，通过监测地下电阻率来获取地下结构和岩石性质的信息。
该技术具有快速、精确、经济等优势，被广泛应用于地质勘探、水文地质、环境地质等领域。
2. 原理高密度电法的原理基于电流在地下流动过程中的电阻和电导差别。
当电流通过地下不同材质时，不同的岩石和土壤具有不同的导电性质，从而形成不同的电阻。
根据地下不同材质的电阻变化，可以推断出地下的结构和岩石性质。
3. 应用高密度电法广泛应用于以下领域：3.1 地质勘探•矿产资源勘探：高密度电法可以通过监测地下电阻率变化，找到可能的矿床位置。
特定电阻率反映不同矿石的存在，并可以帮助勘探人员进行目标矿床的发现。
•岩土工程：高密度电法可以在岩土工程中确定地层的分布、厚度和性质。
通过分析电阻率剖面，可以识别出地下土层的稠密程度、含水性质等参数，为工程设计提供基本数据。
3.2 水文地质•水资源调查：通过高密度电法，可以评估地下水资源的分布和储量。
地下水与土壤、岩石的导电性质有一定的关联，通过监测电阻率分布可以推测地下水的存在和含水层的性质。
•水文地质勘探：高密度电法可以用于探测地下水文地质条件，如寻找含水层、确定水位埋深等参数。
通过地下电阻率图像的解释，可以有效评估地下水资源的数量和质量。
3.3 环境地质•地下水污染调查：高密度电法可以用于检测地下水中的污染物浓度和分布情况。
不同污染物具有不同的导电性质，通过监测地下电阻率的变化，可以准确判断地下水的污染程度。
•环境监测：高密度电法可以用于监测地下储层的稳定性、溶洞的分布和岩溶地区的环境变化。
通过对电阻率分布的解释，可以判断地下空洞、结构变化等可能对环境产生影响的因素。
4. 优势与局限性4.1 优势•非侵入性：高密度电法可以在不破坏地下结构的情况下获取地下信息，对环境无污染。
•快速高效：高密度电法可以快速获取大范围的地下电阻率数据，并通过数据处理获得地下结构信息。
第四章高密度电法
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 种多装置，多极距的组合方法，它具有一次布极即 可进行的装置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。
DUK-1探测系统测试记录仪
DUK-1探测系统测量电极示意图
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
2. 比值换算法：等值线断面图或灰度图 λ 参数对局部低阻体
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，减少因电极布置而 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置在测点上（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
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。
高密度电法
高密度电法高密度电法即是高密度电阻率法，它是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地下传导电流分布规律的一种电探方法（一）特点：( 1 ) 电极布设是一次完成的, 这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰, 而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。
( 2 ) 能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量, 因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。
(3) 野外数据采集实现了自动化或半自动化, 不仅采集速度快( 大约每一测点需2～5s) ,而且避免了由于手工操作所出现的错误。
(4)可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态, 脱机处理后还可自动绘制和打印各种成果图件。
(5)与传统的电阻率法相比, 成本低, 效率高, 信息丰富, 解释方便。
（二）高密度电阻率法采集系统：随着技术的发展，高密度电法仪日趋成熟。
表现在：采用嵌入式工控机，大大提高系统的稳定性与可靠性；采用笔记本硬盘存储数据，可以满足野外长时间施工的工作需求；系统采用视窗化、嵌入式实时控制与处理软件，便于野外操作；可实现多种工作模式的转换，计算机与电测仪一体化，携带方便。
新一代高密度电法仪多采用分布式设计。
所谓分布式是相对于集中式而言的，是指将电极转换功能放在电极上。
分布式智能电极器串联在多芯电缆上，地址随机分配，在任何位置都可以测量；实现滚动测量和多道、长剖面的连续测量图高密度电阻率法测量系统结构示意图系统可以做高密度电阻率测量，又可以同时做高密度极化率测量，应用范围宽。
常用装置：高密度电阻率法在一条剖面上布置一系列电极时可组合出十多种装置。
高密度电阻率法的电极排列原则上可采用二极方式，即当依次对某一电极供电时，同时利用其余全部电极依次进行电位测量，然后将测量结果按需要转换成相应的电极方式。
但对于目前单通道电测仪来讲，这样测量所费时间较长。
其次，当测量电极逐渐远离供电电极时，电位测量幅值变化较大，需要不断改变电源，不利于自动测量方式的实现。
世界有色金属高密度电法
世界有色金属高密度电法世界有色金属高密度电法概述有色金属是指除了铁、钢、铸铁以外的金属，主要包括铜、铝、镁、锌等。
高密度电法是一种非破坏性检测方法，可以用于有色金属材料的质量检测和缺陷检测。
原理高密度电法是利用交流电场作用于被检测物体时产生的感应电流来检测物体内部缺陷或异物的一种方法。
当交流电场作用于被检测物体时，如果物体内部存在缺陷或异物，则会在缺陷或异物周围形成感应电流，并对外部产生影响。
通过对外部影响的分析，可以判断出被检测物体内部是否存在缺陷或异物。
应用高密度电法广泛应用于有色金属材料的质量检测和缺陷检测。
具体应用包括：1. 无损探伤：高密度电法可以快速准确地发现有色金属材料中的裂纹、孔洞等表面和内部缺陷。
2. 材料分析：高密度电法可以通过对样品中不同元素产生的不同电阻率的测量，快速准确地分析样品中各种元素的含量和组成。
3. 金属加工：高密度电法可以用于检测金属加工过程中的质量问题，如焊接、铸造、锻造等。
4. 环境监测：高密度电法可以用于监测有色金属材料在不同环境下的腐蚀情况，以及水、土壤等环境中的有色金属污染情况。
优点高密度电法具有以下优点：1. 非破坏性：高密度电法不需要对被检测物体进行破坏性检测，可以保护被检测物体的完整性和使用价值。
2. 灵敏度高：高密度电法可以快速准确地发现微小缺陷和异物，对于质量控制具有重要意义。
3. 操作简单：高密度电法不需要复杂的设备和技术，可以在较短时间内进行检测，并且结果易于解释和理解。
4. 应用广泛：高密度电法可以应用于多种有色金属材料和领域，具有很大的应用前景。
缺点高密度电法也存在以下缺点：1. 适用范围有限：高密度电法只适用于有色金属材料的检测，对于其他材料和领域的应用受到限制。
2. 精度不高：高密度电法在某些情况下可能会出现误差，需要结合其他检测方法进行验证和确认。
3. 依赖性强：高密度电法的检测结果受到多种因素的影响，如温度、湿度、材料性质等，需要进行相应的校准和调整。
高密度电法操作规程
高密度电法操作规程
首先，高密度电法操作规程的第一步是进行仪器和设备的准备。
这包括检查电极、电缆、数据采集仪器等设备的完好性，确保设备
的正常工作。
同时，需要对勘探区域的地质情况进行充分的调查和
了解，以便确定合适的电极布设方案。
其次，对于电极的布设，需要根据勘探区域的地质特征和勘探
目的合理设置电极的间距和布设方式。
通常情况下，会采用直线、
网格或者等间距布设电极的方式，以确保数据的准确性和可靠性。
第三，进行数据采集和处理。
在进行高密度电法勘探时，需要
根据实际情况选择合适的电流电压参数，并按照预先设计的布设方
案进行数据采集。
采集完数据后，还需要对数据进行处理和解释，
包括数据的滤波、平滑、反演等步骤，以获得地下电阻率分布的准
确信息。
此外，在进行高密度电法操作时，还需要考虑现场安全和环境
保护等因素。
在选择勘探区域和设置电极时，需要遵守相关的安全
规定，确保勘探过程中不会对周围环境和人员造成危害。
总的来说，高密度电法操作规程涉及到仪器设备准备、电极布设、数据采集处理以及安全环保等多个方面，需要根据实际情况和勘探要求进行合理的规划和操作。
只有严格遵循规程，才能保证高密度电法勘探的准确性和可靠性。
高密度电法
高密度电法高密度电法即是高密度电阻率法，它是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地下传导电流分布规律的一种电探方法(一)特点：( 1 ) 电极布设是一次完成的, 这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰, 而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。
( 2 ) 能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量, 因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。
(3) 野外数据采集实现了自动化或半自动化, 不仅采集速度快( 大约每一测点需2～5s) ,而且避免了由于手工操作所出现的错误。
(4)可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态, 脱机处理后还可自动绘制和打印各种成果图件。
(5)与传统的电阻率法相比, 成本低, 效率高, 信息丰富, 解释方便。
(二)高密度电阻率法采集系统：随着技术的发展，高密度电法仪日趋成熟。
表现在：采用嵌入式工控机，大大提高系统的稳定性与可靠性；采用笔记本硬盘存储数据，可以满足野外长时间施工的工作需求；系统采用视窗化、嵌入式实时控制与处理软件，便于野外操作；可实现多种工作模式的转换，计算机与电测仪一体化，携带方便。
新一代高密度电法仪多采用分布式设计。
所谓分布式是相对于集中式而言的，是指将电极转换功能放在电极上。
分布式智能电极器串联在多芯电缆上，地址随机分配，在任何位置都可以测量；实现滚动测量和多道、长剖面的连续测量图高密度电阻率法测量系统结构示意图系统可以做高密度电阻率测量，又可以同时做高密度极化率测量，应用范围宽。
常用装置：高密度电阻率法在一条剖面上布置一系列电极时可组合出十多种装置。
高密度电阻率法的电极排列原则上可采用二极方式，即当依次对某一电极供电时，同时利用其余全部电极依次进行电位测量，然后将测量结果按需要转换成相应的电极方式。
但对于目前单通道电测仪来讲，这样测量所费时间较长。
其次，当测量电极逐渐远离供电电极时，电位测量幅值变化较大，需要不断改变电源，不利于自动测量方式的实现。
高密度电法
• 图5-4是对所谓地下石林模型所进行的正演 模拟结果.模型的电性分布如图所示。其 s • 中温纳四极排列的拟断面图几乎没有反映， 而由偶极和微分排列的组合所构成的T • 比值断面图则清楚地反映了上述模型的地 电分布。
Fanhui
Fanhui
返回
返回
F安
返回
•
N (60 3n)
n 1 15
• 显然，n=1,N=57,n=15,N=15,即极距a=15x 时，最下层的剖面长度为L15=15x，图5-6 为高密度电阻率法的测点分布图。测点在 断面上的分布呈倒三角形状。
Fanhui
返回
• 从而在一个测点上便可获得三种电极排列 的测量参数。 • 为了方便，我们把上述三种电极排列 形式依次用、、来代表。这里对某一测 点的四个电极按规定做了三次组合。
• 三、高密度电阻率法 • 高密度电阻率法是根据水文工程及环境 地质调查的实际需要而研制的一种电探系统， 该系统包括数据的采集和资料处理两部分。 • 是一种阵列勘探方法，野外测量时将全部电 极置于测点上，然后利用程控电极转换开关 和微机工程探测仪实现数据的快速自动采集
• 当测量结果送入微机后，还可对数据进行 处理给出地电断面的分布的各种显示结果。 性对于常规电阻率法勘探，其特点是： • 1.布极一次完成，实现数据快速自动采 集； • 2.能有效进行多种电极排列方式自动扫 面测量，增加了信息量； •
U 3a ; I
式中a为三电位电极系的电极距，当点距为 x时，极距a=nx,(n=1,2,……,15).显然由 于一条剖面测点总数是固定的，
因此当极距a扩大时，反映不同深度的 测点数将依次减少，将三电位电极系的测 量结果置于测点下方深度为a的点位上，于 是，整条剖面的测量结果便可以表示成一 种倒三角的二维断面的电性分布图.
物探高密度电法
物探高密度电法一、引言物探高密度电法（High-Density Electrical Resistivity Method）是一种应用于地质勘探和环境工程中的非侵入性调查技术。
通过测量地下电阻率分布来推断地下结构和岩土体特性。
本文将对物探高密度电法的原理、仪器设备、实施方法以及应用领域进行详细介绍。
二、原理物探高密度电法基于地下岩土体的电阻率差异进行测量和分析。
在该方法中，通过在地表上布置一系列电极，施加直流电流，并测量电位差来计算地下岩土体的电阻率。
根据欧姆定律，当直流电流通过岩土体时，会产生一个电势差。
根据测量到的电势差和已知的注入电流值，可以计算出不同位置处的地下岩土体的电阻率。
三、仪器设备1. 野外仪器物探高密度电法野外测量主要使用多通道自动测量系统（Multi-Channel Automatic Measuring System）。
该系统包括多个相互独立的通道，每个通道都由一个发射电极和多个接收电极组成。
通常使用的电极间距为1-10米，以获得更高分辨率的数据。
2. 数据处理设备野外测量得到的原始数据需要进行处理和分析。
数据处理设备通常包括计算机、数据采集卡和相关软件。
通过将原始数据输入计算机，可以进行数据滤波、去噪和反演等操作，从而得到地下岩土体的电阻率剖面图。
四、实施方法物探高密度电法的实施方法包括以下几个步骤：1.布置测量线：根据勘探区域的需求，在地表上布置一条或多条测量线，并确定好电极间距。
2.安装电极：根据测量线上的位置，在地表上安装发射电极和接收电极。
确保电极与地表接触良好，并保持稳定。
3.施加直流电流：通过发射电极注入直流电流，通常使用恒流源进行控制。
注入的直流电流大小根据具体情况而定。
4.测量电位差：使用接收电极测量不同位置处的地下岩土体产生的电位差，并记录下来。
5.数据处理和分析：将测量得到的原始数据输入计算机进行数据处理和分析，得到地下岩土体的电阻率剖面图。
五、应用领域物探高密度电法在地质勘探和环境工程中有广泛的应用。
高密度电法勘探.
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
地裂缝
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
污染检测
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
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43-34
High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
z黄土暗穴探测
峡口村（K914+000）HD断面图
2 4 10 12 14 16 18 20 22 4 6 8 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44
近地表地球物理勘探
1.3 高密度电法勘探的特点
z 电极布设一次完成,不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰,而且为野外数据 快速采集和自动化测量奠定了基础 z 能有效的进行多种电极排列方式的扫描测量,可获得较丰富的关于地电断面结构 特征的地质信息 z 野外数据采集实现了自动化或半自动化,不仅采集速度快,而且避免了由于手工操 作所出现的错误 z 与传统的电阻率法相比,成本低、效率高、信息丰富、解释方便，勘探能力显著 提高
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
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建筑场地评价
High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
岩 溶
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
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• 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)
B(-I)
M
U
AB M
一、需要了解的一些基本知识：
电阻率或导电率
介质 电阻率（·m） 介质
黄土
0-200
雨水
粘土
含水砾石 层
隔水粘土 层
1-200 50-500
5-30
河水 海水
潜水
影响因素：
成份 含水量（潜水面） 矿化度（咸、淡水层位） 温度（地热）
电阻率 （·m）
>1000
10-100 0.1-1
<100
二、如何测定大地的电阻率？
温纳四极（等间距的对称四极）
温纳偶极
温纳微分
I
123456789
U
I
123456789
U
I
123456789
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：
s
1 3
s
2 3
s
可形成各种视参数的的等值线断面图
• 单独的
s
s
s
• 比值参数 T s相/邻两s 点的视电阻率值的比值
地表面剖面法 井中电阻率成像
单孔 跨孔
2. 电极距的确定：
a nx
n为隔离系数，x点距
I
0123456789
U
n=1
3. 测点分布
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
U I
0123456789
U
N=3
I
0123456789
I
U
0123456789
U nx
N=2 N=1
N=4
单边三极连续滚动式测深装置(S3P)A－MN。 测量时，M、N 不动，A 逐点向左移动，得到一条滚动线；接 着M、N、A 同时向右移动一个电极，M、N 不动，A 逐点向左 移动，得到另一条滚动线；这样不断滚动测量下去，得到矩 形断面。
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，减少因电极布置而 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置在测点上（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，
地面
高密度电法常见装置
施伦贝尔1(SBl)装置模式
测量时，M，N不动，A逐点向左移动，同时B逐点向右移动， 得到一条滚动线：接着A、M、N、B同时向右移动一个电极， M、N不动，A点逐点向左移动，同时B逐点向右移动，得到另 一条滚动线：这样不断滚动测量下去，得到矩形断面 。
温施装置模式(WSl)： 其特点是：此模式介于温纳与施伦贝尔之间，适用于固定断面 扫描测量，测量得到是矩形的测深断面，探测的有效面积相对 较少，在有效地面积范围内地电信息丰富，灵敏度高。
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
电流
理论图示
E
I
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)
等位面 电力线
I 2
(
1 AM
1 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
AM
NB
U MN
U
AB M
U
AB N
I ( 1 1 1 1 ) 2 AM BM AN BN
K U 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）
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
2. 比值换算法：等值线断面图或灰度图 λ 参数对局部低阻体
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 种多装置，多极距的组合方法，它具有一次布极即 可进行的装置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。
T 参数对局部高阻体有较强的分辨能力。
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：
Ts
(i)
s (i) s (i)
A s
(i)
(i, i
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。
s
K
U MN I
4.3 高密度电阻率的装置及工作原理：
温纳四极装置 (三电位电极装置)
0
0 0
（能够更为直观地反映地电断面的特征）
高密度电阻率的装置及工作原理：
温纳三极装置（W-A）
联合三极装置
温纳三极装置（W-B）
B→∞
0123456789
∞← A
U
0123456789
U
两种排列与对称四极装置测得的视电阻率关系如下：
s
(
A s
B s
)
/
2
4.4 高密度电法野外工作方法技术
1. 数据采集方式：
1)
B s
(i)
A s
(i
1)
B s
(i
1)
G(i)
sA (i)
A s
(i
1)
sB (i) sB (i 1)
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