高密度电法(1)
高密度电法
• 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
高密度电法仪的关键技术
高密度电法仪的关键技术（1）极化补偿、供电时间问题：电法勘探中，电极的极化电位成分是非常复杂的，笔者认为有如下电位：a,金属电极插入地面，金属表面与土壤之间就会产生接触电位。
B,地面本身存在自然电位。
C,在通过一定电流时，电极与土壤之间、土壤内部（特别是潮湿土壤）发生离子迁移，断电后，离子继续扩散，这一系列过程产生各种电位。
而且，这些电位是随时间、随温度变化的，其变化范围在毫伏（mV）级以上。
就这一点而言，分辨率太高的仪器发挥不了作用。
在激发极化法中，第三种电位是待测的有用信号，而在电阻率法中，该信号是干扰。
第一和第二种电位相对讲是比较稳定的，而离子迁移产生的电位与电场强度、供电时间成比例。
高密度电法数据采集较快，供电电极供完电后，马上又转换成测量电极，如果转换的时间较短，而极化电位下降较慢，这就给测量结果带来较大的误差。
做过高密度电法的人都有体会，在极距较大、电位差信号较小时，同一极距的剖面曲线蹦跳得较厉害。
实际上这种现象是电位差测量不准造成的。
当测量时间间隔较小时（小于3秒），数据质量也不是很好。
这都说明，在高密度电法中，有两点需要注意：极化补偿要有多种方式，一般要求硬件和软件双重补偿，必要时需要反复循环；测量时间间隔不能太短（S> 3秒），这一点与工作效率矛盾。
2．1 相关接收阵列电极探测系统中的电极需要同时具有供电流和测电位的功能，为了极大的压低电极极化电位的影响，必须用交流供电、交流接受的方式工作．仪器针对不同工作方法要求设置若干工作频率，以此作为系统工作的基本信号源．使得系统供电时以某个频率向大地供电，并对同一频率的信号进行接收测量．这种相关接收方式对识别小信号、提高测量精度十分有利．2．2 选频接收为了提高信噪比，在硬件上设置了低通滤波装置和陷波滤波装置；软件上，对工业动力电的影响进行了抑制；数据采集上，用多次叠加的办法压低随机干扰，叠加次数可自选．2．3 电干扰的消除自然电位、极化电位及接地不良都对正常测量构成干扰．其中主要是自然电位．其次是电极极化电位(包含交替的供电测量过程中产生的极化电位)．系统将上述各种电位叠加的总和视为自然电位，通过自然电位的补偿电路全部给予补偿．缓慢变化的自然电位容易被补偿，但对快速的变化，补偿电路会来不及反应．针对这一情况，系统软件设计中设置了快速、中速和慢速三种采样速率，便于根据干扰的状况来选择最佳工作点．RESECS高密度电法仪系统及应用高密度电法的主要优点是对地下构造的高分辨能力和设备的轻便性，其主要不足是探测深度H 有限(H~-1／5～l／6 AB，式中AB是最大供电极距)AB 一般不超过1000m，所最大勘探深度为200m。
高密度电法-专著资料
2 高密度电阻率法高密度电阻率法仍然是以岩、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中传导电流分布规律的一种电探方法。
因此, 它的理论基础与常规电阻率法相同,所不同的是方法技术。
高密度电阻率法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。
显然, 高密度电阻率勘探技术的运用与发展, 使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
由于高密度电阻率法的上述特点, 相对于常规电阻率法而言, 它具有以下特点: ( 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。
（一）高密度电阻率法采集系统早先的高密度电阻率法采集系统采用集中式电极转换方式。
如图4.1所示。
进行现场测量时，用多芯电缆将各个电极连接到程控式电极转换箱上。
电极转换箱是一种由微片机控制的电极自动转换装置，它可以根据需要自动进行电极装置形式、极距及测点的转换。
电极转换箱开关由电测仪控制，电信号由电极转换箱送入电测仪，并将测量结果依次存入存储器。
图4.1 高密度电阻率法测量系统结构示意图（集中式）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。
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-专著
2 高密度电阻率法高密度电阻率法仍然是以岩、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中传导电流分布规律的一种电探方法。
因此, 它的理论基础与常规电阻率法相同,所不同的是方法技术。
高密度电阻率法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。
显然, 高密度电阻率勘探技术的运用与发展, 使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
由于高密度电阻率法的上述特点, 相对于常规电阻率法而言, 它具有以下特点: ( 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。
（一）高密度电阻率法采集系统早先的高密度电阻率法采集系统采用集中式电极转换方式。
如图4.1所示。
进行现场测量时，用多芯电缆将各个电极连接到程控式电极转换箱上。
电极转换箱是一种由微片机控制的电极自动转换装置，它可以根据需要自动进行电极装置形式、极距及测点的转换。
电极转换箱开关由电测仪控制，电信号由电极转换箱送入电测仪，并将测量结果依次存入存储器。
图4.1 高密度电阻率法测量系统结构示意图（集中式）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。
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。
高密度电法在工程勘察中的应用
高密度电法在工程勘察中的应用潘文龙山西阳煤集团碾沟煤业有限公司山西阳泉【摘要】高密度电法属于工程勘察中比较常用的一种物探方法，其具有工作效率高、自动化程度高、异常现象直观等特点，因此在煤矿工程开采过程中得到了广泛的应用。
借助高密度电法可以对煤矿井下的采空区、断层、含水层等有个直观的了解和掌握，从而为煤矿工程后续的开采工作提供一定的借鉴和参考，有效的降低了不必要的灾害，提高了煤矿工程的开采效率。
【关键词】高密度电法；煤矿工程勘察；应用高密度电法在煤矿开采阶段得到了广泛的应用，其能够获取更加丰富、全面的地质信息，可以准确的对地下介质的地电情况进行反映，从而更好的提高了煤矿工程勘察的效果和质量。
在煤矿生产过程中，地下空洞（裂隙、空隙等）、采空区、断层、含水层等，这些都会对煤矿工程的正常开采产生或多或少的影响，借助高密度电法能够对上述现象进行准确的探测，从而为煤矿的正常、安全开采提供保障。
1.高密度电法概述1.1高密度电法含义实际上，高密度电法隶属于电阻率法的范畴，其一般是在常规电法勘探的基础上进行不断的改进和创新而发展起来的一项新技术手段。
高密度电法是根据岩土体的电性差异来进行判别的，通过对地下岩体施加电场，来发现地下传导电流的分布和变化规律。
实际上，高密度电法是借助微机来对测量电极和供电电极进行有效的选择和控制，这样不仅可以有效的提高设备的数据采集效率，而且还能提高测量的准确性。
高密度电法是阵列勘探方法，在进行野外测量的过程中，一般需要把几十至上百根电极按照一定的方式置于测点上，借助微机工程电测仪和程控电极转换开关就能够实现对数据的快速采集。
然后把测量的结果传送至微机上对数据进行针对性的处理，从而获取地电断面分布的解释结果。
同时，电阻率剖面图是高密度电法测量中比较常用的表示方法，其一般采用拟断面彩色图、等值线图或灰度图来对相关数据进行有效的采集，其能够直观的反映地电断面任何一个测点的电阻率变化情况，因此在煤矿工程勘察中得到了广泛的应用。
高密度电法在某工程找水中的应用
工 程 技 术DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.29.064高密度电法在某工程找水中的应用①周红武 吴炜(江西省煤田地质勘察研究院 江西南昌 330001)摘 要：高密度电法是工程勘察中应用较广的一种物探方法，在寻找岩溶异常、采空区、土石分界面及浅部断层等方面都有很好的实际应用效果，高密度电法具有精度高、效率高、成本低等优点。
本文阐述了应用高密度电法在赣州某工区地下水勘察中的应用实例，对钻孔施工提供了依据。
关键词：找水工程 高密度电法 应用分析中图分类号：TV221.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)10(b)-0064-02高密度电阻率法在断层探测方面广泛应用，具有施工快捷、数据量大、分辨率高、可靠性好、图像直观等优点。
高密度电法的基本原理：在预先选定的测线和测点上，同时布置几十乃至上百个电极；然后用多芯电缆将它们连接到特制的电极转换装置；操作员将这些电极组合成指定的电极装置和电极距；进而用自动电测仪，快速完成多种电极装置和多电极距在观测断面的多个测点上的电阻率法观测。
再配上相应的数据处理、成图和解释软件，便可及时完成给定的地质勘查任务。
主要优点如下。
(1)高密度(采用较密的点距和极距变化)。
(2)具有剖面法和测深法双重性质。
(3)易于对多种电极装置作观测。
因而能适应各种地质勘查任务的要求，近几年主要用于岩溶探测、工程勘察、地下水勘察等方面。
1 地球物理特征不同的岩石具有不同的物理性质(如密度、导电性、弹性等)，这是物探工作的理论基础和物理前提，也是物探工作进行地质解释的根本依据。
对工区的高密度电法勘探地质条件进行调查表明，测区地层分层较为明显，各地层透水性不同，地层之间存在较为明显的电性差异，并且当地下岩层存在断裂破碎带时，地下水的渗入以及断层间的充填物会导致电阻率的明显降低，形成明显的低阻异常，这为高密度电阻率法勘察断裂破碎带提供了良好的地球物理条件。
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。
高密度电法测量实验
实验二十一 高密度电法测量的方法原理 实验二十二 地下已知模型的异常电场剖面测量 实验二十三 高密度电法测量数据的处理与解释(一)实验目的了解高阻体和低阻体模型上的视电阻率剖面异常。
(二)设备：1．DUK 一1高密度电法测量系统：其包括：“DZD 一4多功能直流电法仪器”、“多路电极转换器《II 》”及一套高密度测量专用电缆和电极。
2．供电用电池 3．皮尺 4．钉锤(三)原理及装置：地电学是研究大气，海洋和固体地球内部的电性及电场分布规律的科学。
我们利用电法勘探中的某些方法，来研究固体地球岗位介质及其周围的电性及其电场的分布。
地电学在地震预报和地球物理研究中都占有十分重要地位。
在地球表面存在头着天然的变化电场和稳定电场，其中天然的变化电场是由地球外部的各种电流系在地球内部感应产生的，分布于整个地表和广大地区，一般具有较小的梯度。
而天然的稳定电场主要是由矿体，地下水和各种水系产生的，分布于局部地区，一般具有较大的梯度。
电法工作主要研究对象就是这种稳定场。
这种稳定场又和变化场交融在一起，我们则要在测量中去伪存真，找出真正反映地下物质结构的稳定电场。
建立地下直流电场，则要将电源两端分别经两个供电电极（A 、B ）接地，电流由A 输入地下，通过B 又从地中流出，构成闭合回路，因电极的尺寸与其到观测点的距离相比很小，可视为点电流源。
如果把B 极置于相距很远（可认为“无穷远”）的地方，那么A 极附近的电场将不受B 极电场的影响或甚微，可忽略不计，我们则获得一个点电流源的电场。
这里地下任一点的电位为：rI U πρ2=（I ：A 极处电流强度；ρ：地下介质的电阻率；r ：该点距点电流源A 的距离）当供电电极A 、B 不远，且电流由A 极输入地下而由B 极自地中流出时，按场的迭加原理，该点的电场应是电流强度为I 的A 点电流源和电流强度为-I 的B 点电流源分别在该点产生的电场的矢量和，该点的电位则是A 、B 两电流源分别在该点的电位之和。
高密度直流电法原理与测线布置探究
高密度直流电法原理与测线布置探究1、高密度直流电法的原理及测线布置1.1 高密度电法的原理高密度电阻率法是以地下介质导电性差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关人工电场的分布规律，可达到查明地下地质构造和寻找地下电性不均匀体（岩溶、风化层、滑坡体等）的一种地球物理勘探方法。
高密度电法的勘探原理，与一般电法勘探原理相同。
本文主要用三极法进行勘察预报。
1.2 测线布置长基岭隧道进口左线供电电极布置在距掌子面14m处，2个接收电极布置在供电电极后，各供电电极间距为4m。
测量电极向掌子面后方移动，每次移动间距为4m。
测量电极间的距离为4m。
通过移动测量电极，采集隧道周围岩石的视电阻率值，即可得到掌子面前方视电阻率相关比值等值线图。
2、长基岭隧道地质条件概况隧道区位于粤北凹褶束-韶关凹褶中的天门坳隆起区，地层复杂，断裂发育。
地质调绘显示，该隧道共发育和穿过13条断层，其走向为北北东向和北东向，南北向。
另外，隧道随处地层岩性复杂，构造复杂，岩溶发育，断层发育，地质条件极其复杂。
本次探测段所处的地层属于区域强岩溶段，小管道状岩溶泉，垂向分带为季节性变化带岩溶水，横向分带为补给径流区，在ZK91+100处见一处季节性岩溶泉，出露高程为301m处的洼地中，雨季流量5～20L/S，旱季斷流，长年不干。
该里程段物探勘测为3条断层，且三条断层均与隧道相交，切过沟系，极可能成为导水通道。
另CSA7ZK5钻孔稳定水位位于高程313.71m、CSA7ZK4钻孔位于孔深99.6m处涌水，即标高为206m，说明在此高程处存在岩溶通道压力水，水一直上升至孔口溢出，因此，隧道开挖至该断层处时，将出现渗水或突水的可能性极大。
3、探测结果及分析3.1高密度直流电法探测结果及分析通过洞内仪器探测，数据传输，解译，整理成图，ZK90+975～ZK91+015段的探测结果见图1。
图1 ZK90+975～ZK91+015段探测结果从上面的探测结果中可以看到，此次三级法超前探测反映掌子面前方距离为0～40m，视电阻率相关比值在低区域反映为蓝色，在高阻区域反映为红色，过渡颜色为黄色。
高密度电法在某石膏矿勘查中的应用
1 前言高密度电法是集激电剖面及激电测深为一体，采用高密[1]度布点，进行二维地电断面测量的一种勘探方法。
采用了程控式电极转换开关和高密度数字电测仪，在一条剖面上可以采集大量不同装置和不同极距的数据，经数据处理，便可获得相应的剖面图或断面图。
和常规电法相比，具有测点密度高、采集信息量大、人为干扰少、工作效率高等优点，已广泛用于矿产勘查、工程勘察与检测、寻找地下水等各领域。
2 高密度电法工作方法简述高密度电阻率法数据采集系统由主机、多路开关转换器、电极系三部分组成（见图1）。
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指令，控制电极供[2]电、测量接收并存贮测量数据。
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格式，经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正的预处[3]理后，最终二维反演成图。
3 矿区概况矿区地处念青唐古拉山区，位于冈底斯—念青唐古拉板片次级构造单元念青唐古拉背断隆之东段。
矿区主要出露2地层为石炭系上统—二叠系下统来姑组二段（C P l ）和三313段（C P l ），其中来姑组二段出露于工作区北部，岩性为31千枚状板岩夹变质石英砂岩，局部夹泥质板岩、硅质板岩；来姑组三段主要出露于工作区南部，岩性为灰色含砾砂质板岩[4]夹变质石英砂岩，局部夹灰岩、凝灰岩、泥质砂岩。
矿区内石膏矿体主要产于石炭系上统—二叠系下统来姑组二段及来姑组三段接触部位，矿体呈层状产出。
矿石多呈白色、褐黄色，条带状、条纹状构造，纤维集晶状结构。
矿体围岩主要为千枚状板岩与含砾砂质板岩。
根据收集的资料显示，千枚状板岩与含砾砂质板岩其电阻率变化范24围为n×10-n×10Ω·m；石膏为固体离子型导电矿物，其6电阻率较高，一般实验室测量结果都大于10Ω·m。
在理论上，石膏矿体电阻率比围岩要高出两个数量级以上，矿体[5]与围岩存在显著的电阻率差异。
高密度电法的发展与应用
高密度电法的发展与应用一、本文概述随着科学技术的不断进步，地球物理勘探技术也在日新月异地发展。
其中，高密度电法作为一种重要的地球物理勘探手段，在资源勘探、工程勘察、环境监测等领域中得到了广泛应用。
本文旨在全面概述高密度电法的发展历程、基本原理、技术优势，以及在实际应用中的典型案例，展望其未来的发展趋势。
本文将首先回顾高密度电法技术的诞生背景和早期发展情况，阐述其在不同历史阶段的技术特点和主要成就。
接着，文章将详细介绍高密度电法的基本原理和技术特点，包括其数据采集、处理和解释方法，以及相较于传统电法勘探的优势所在。
在应用方面，本文将通过多个实际案例，展示高密度电法在资源勘探、工程勘察、环境监测等领域中的具体应用。
文章还将对高密度电法在实际应用中面临的挑战和问题进行深入讨论，提出相应的解决策略和建议。
本文将对高密度电法的未来发展趋势进行展望，探讨其在新技术、新方法、新应用等方面的潜在可能性，以期为推动高密度电法技术的进一步发展提供参考和借鉴。
二、高密度电法的基本原理高密度电法（High-Density Electrical Resistivity Tomography, HD-ERT）是一种地球物理勘探技术，它基于电阻率（或电导率）的差异来推断地下介质的结构和性质。
高密度电法的基本原理是在地下施加电流，测量不同位置的电位差，从而推算出地下介质的电阻率分布。
通过电阻率的变化，可以间接推断出地下介质的水文地质特征，如含水层的分布、厚度、埋深等。
在高密度电法测量中，通常使用电极阵列来布置多个电极，形成多个电测深点和电测线。
通过改变电极的排列方式和组合方式，可以获取到丰富的地电信息。
高密度电法的测量方式灵活多样，既可以进行二维剖面测量，也可以进行三维体积测量。
高密度电法的数据处理通常包括电极位置校正、数据整理、反演解释等步骤。
反演解释是其中最关键的一步，它通过一定的数学物理方法，将测量得到的电位差数据转化为地下介质的电阻率分布图像。
高密度电法在工程勘察中的应用
高密度电法在工程勘察中的应用高密度电法的应用效率，这是不同于一般直流电法的重要方面，有着信息收集快、应用成本低的优势。
随着科学技术的发展，其应用方法也在逐渐完善，在工程勘察中的应用领域不断拓展，可以探测隐患堤坝、地下溶洞、地质灾害等问题。
本文介绍高密度电法的应用原理，将其在实际工程中的勘察状况进行解析。
标签：高密度电法;工程勘察;应用高密度电法起源于20世纪80年，属于物探新技术。
其应用基于静电场理论，实现地下探测，将探测目标周围介质存在的电性差异进行解读。
这一方法是通过阵列的方式完成高精度测量，将测量数据通过二维反演方法进行处理，结合计算机就能完成图线重塑，保证高分辨率的图像，解读信息量大的工程。
高密度电法应用过程中，具有信息收集快、应用成本低的优势，它的应用方法也在发展过程中逐渐完善，应用领域不断拓展，可以用于探测堤坝隐患、地下溶洞、地质灾害等，在这些方面，探测效果均十分明显。
1、高密度电法的应用原理高密度电法和直流电法的应用原理相同，高密度电法的应用是探测地下目标与周围介质之间的电性差异，属于一种物探勘探技术。
应用过程中对地下进行直流电流加载，在地表用观测仪器观察地下电场分布状况，研究电场分布规律，从而发现地质问题并将其解决。
2、工程研究及分析2.1工程状况工程位于长江南岸三斗坪镇，区域属于构造侵蚀剥蚀中低山峡谷地貌，地势走向由南向东，地面高程区间为67-79m，工程区域的自然斜坡坡角在10。
-25。
之间。
测出电测剖面，剖面长度为180m，极距3m，电性为成层状分布，上层接近是400Ω·m电阻率，层面表现为卵砾石层，电层层级分布不均，黏土、沙电阻率为300～400Ω·m，砾石层300Ω·m。
岩层产状缓和，朝东偏移，如图1.分析电测剖面，剖面长180m，极距3m，电性程度发生变化，松散破碎砂砾角石层500Ω·m.砾石层300～500Ω·m，完整砾石层300m，含水较多。
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。
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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。
在每次都要测量60根电极的接地电阻。
（五）参数设置
主要是设置高密度电法数据采集系统主机的工作参数，主要由以下几个方面：
1.断面号每个排列都需要设置，每个中段从1开始，以步长1逐渐增加。
2.转置类型α排列
3.滚动总数 1
4.电极数 60
5.点距 1m
6.MN间距 1m
7.滚动号 1
8.供电时间 1（测量延时50ms）
（六）测点观测
首先是在测量段布设32芯物探电缆两根，在电缆接线头处打下电极，待60根电极连接好之后，首先进行接地电阻检查，以防止有漏接电极或者检出接地电阻过大的电极。
待接地电阻检查好后，进行测量。
测量主机自动完成α排列方式的测量，并自动记录数据。
待一个排列测量结束之后，向前挪动电极和该段的电缆，完成下一个排列的测量。
四、数据资料的整理、分析
输出观测的剖面数据，分析断面上的异常特征，编写实验报告。
高密度电阻法测量地点是在昆工莲华校区国资院1号楼门前草坪上，分组测量，我们是第二组，高密度电阻法应用的原理为自动交换电极分层测量，最深测量电极一般为最两边两根和中间两根，本次测量一共用了60根电极然后在室内通过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，测量数据和模型图分别如图所示，该次一共测量了16个层，从图中可看出，该剖面表现出地表附近的两个明显的低电阻带，中间的过渡带和深层的高电阻带，地表附近的低电阻带应该是地下埋藏的金属物或其他低电阻物质所致。
而深层的高电阻可能为地下的难导电的地质体所致。
五、总结
此次实验，主要让我们学习到物理勘探中的高密度的不同电法在水文、地质等方面的应用，它的工作原理，操作的熟悉及实验后数据的整理分析和出现异常
的解释。
怎样把所得数据应用在实际生产中，利用相关知识解释数据中的异常，这一过程提高了我们分析问题的能力，也夯实了所学的专业知识。