高密度电法实习报告(物探)

高密度电阻率法实习报告

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2014/11/5

一、实验目的

在实际地质勘察的工作中，物探技术是必不可少的，其具有使用方便、快捷、成本小的优点，可以迅速的获取工程区域的相关地层地质情况。高密度电阻率法又是其中使用非常广泛的一种物探方法，是工程地质人员在今后的工作中经常使用的一种技术手段，所以我们有必要熟练的掌握高密度电阻率法的试验方法和数据解释。

二、实验原理

高密度电阻率法是结合电剖面和电测深的直流勘探方法，它是在常规电阻率法的基础上发展起来的，仍然以岩土体的电性差异的为基础，研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化规律。但它相对传统电阻率法而言，具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等优点。一次布极可以完成纵、横向二维勘探过程，既能反应地下某一深度沿水平方向岩土体的电性变化，同时又能提供地层岩性纵向的电性变化的情况，具备电剖面法和电测深法的综合探测能力。

高密度电阻率法的探测深度随着供电电极距的增大而增大，当隔离系数n主次增大时电极距也逐次增大，对地下深部介质的反应能力亦逐步增加。由于岩土剖面的测点总数是固定的，因此，当极距扩大时，反映不同勘探深度的测点将依次减少。通常把高密度电阻率法的测量结果记录在观测电极的中点、深度为na的点位上，整条剖面的测量结果就表示成为一种倒三角梯形的电性分布及工作剖面。

此次试验高密度电法用到两种装置：

α排列（温纳装置AMNB）：Kα=2πa

β排列（偶极装置AMBN）：Kβ=6πa

三、实验内容及步骤

测区：兰州大学榆中校区东区教学楼南侧草坪，测区地势平坦，地表植被除傍边有一排行道树外均为矮小杂草，见图1。

图1

测线布置方式：沿正东的方向布置单条侧线，电极间距a=8m，共n=32个电极。装置方式为温纳四极和偶极法依次进行。

步骤：

（1）检查实验仪器;

（2）将所用钢钎沿测线方向间隔一定距离插入土层中，要求与土层良好接触，将测线固定在钢钎上，使其相互接触；

（3）将测线与仪器连接，进行电阻检测，检查各段测线与钢钎是否良好接触；

（4）根据布设情况，选定参数及试验方法，开始测量；

（5）将所得的视电阻率数据运用反演软件RES2DINV进行数据处理；

（6）根据数据处理得到的地层剖面情况结合所测区域的地质情况，做出合理的地质解释。

四、实验要求

1、学会高密度电法装置的布设方法以及测线的连接方式；

2、掌握高密度电法温纳四极、偶极法两种装置的数据采集；

3、学会数据的接收及转换；

4、学会电法的数据处理及计算机作图方法；

5、需要掌握的软件有：

a、BTRC2004数据接收与格式转换软件；

b、RES2DINV高密度电法处理软件。

五、实验结果

通过将得到的试验数据，读取到RES2DINV软件中并设置好一定的参数后进行反演，我们得到了图2到图5的反演图。

图2.温纳法反演图

图3.温纳法等值线图

图4.偶极法反演图

图5.偶极法等值线图

根据反演得到的数据，采用温纳法得到的反演结果的均方根误差为37.6%.采用偶极法得到的均方根误差为114%.显然对于所测区域地层情况的反演，温纳法比偶极法误差更小，所以进行结果分析时，重点根据温纳法所得的反演结果，偶极法作为参考。

六、实验结果分析

表1.土层及水电阻率常见值

根据表1中所给出的常见的土层和水的电阻率值，结合所得到的电阻率反演图，地面以下0-4m为表层土，电阻率在30-100的范围内，局部有电阻较高的部位，根据现场情况，考虑与地下的管线布设情况有关，在侧线长度上，有两个管井的出现，因为管井中无水表现出高阻与图2中地表电阻情况相同，同时地表植被覆盖情况对此也有很大的影响。

结合场地周围实际地质情况，地表以下大范围的低电阻区（地面下4m-25m范围内)为黄土层，温纳法和偶极法所得到的反演图均表现出了这一特点，由于黄土本身的大孔隙，垂直节理发育，不均匀的特点。从两种方法所得的反演图中我们均能看到在地下有低阻异常的部位出现，电阻率等值线图呈同心圆状出现，推测为黄土层

中的充满水的孔穴，因为有透镜体等相对隔水的物质的局部存在，导致黄土层中某部位含水量较多，形成众多空隙联通在一起的局部饱水带，因为含水导致其电阻率呈现出比周围低的形式。考虑实际情况同时不排除为原先兰州空军的遗留下来的防空洞。

因为温纳法所测深度较浅所以对于黄层以下的地层反映不是很清楚，但是从其变化趋势可以看出，黄土层之下为电阻率相对较高的地层。从偶极法得到的反演图可以看出地面以下25-30m范围内电阻率值在200到600之间，由表1中的数据可以推断应该为含水砂卵砾石层。40m以下的部位，由场地的实际的地质情况推断应该为红泥岩，应该为低阻区，但是偶极法中反演存在了较大的误差。所以其结果不能准确表达本地区基岩的实际情况，但基岩以上土层反演结果与实际情况相符。

本次高密度电法实验结果与本地区的实际地层情况比较符合，其中温纳法误差率较小，偶极法误差虽然比较大，通过与温纳法所得结果的比对，其地层分布情况也与实际情况相符，只是基岩以下土层存在一定的误差。本次实验的结果反映的场区浅层地层情况（地表以下30m以上区域）基本准确。对于基岩面以下的深层地层情况，还需进一步实验。

七、心得体会

通过本次现场高密度电阻率法实验，使我们对工程地质勘察中的勘察方法有了初步的认识，巩固了课本中所学的知识，对于物探技术的应用有了新的认识和体会。在课堂上已经掌握了高密度电法的基本原理的基础上，通过现场的实际操作，以及后面的数据处理和解释的过程，使我们对整个过程有了清晰的认识，很好的掌握了高密度电法之一勘察手段。同时在数据处理的过程中，也使我们对前面所学的地质学、水文地质学等知识有了更深的理解和认识。