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。高密度电阻率法常用的装置见下图：

（三）高密度电阻率法的应用

1.野外工作技术（1）测网布置地球物理工作的测区一般是由地质任务确定的。对主要应用于工程及环境地质调查中的高密度电法而言, 按工程地质任务所给出的测区往往是非常有限的，我们只能在需要解决工程问题的有限范围内布设测线、测网，可供选择的余地往往很少，这是一般工程物探经常遇到的情况。测网布设除了建立测区的坐标系统外，还包含了技术人员试图以多大的网度和怎样的工作模式去解决所给出的工程地质问题，在这里，经验和技巧非常重要。特殊情况下，高密度电阻率法可布设不规则的测线和测网，尽可能在有限的测区内获得更多的测量数据。（2）装置选择如Wenner，Dipole-Dipole、Pole-Dipoler和Wenner-Schlumberger装置等。通常使用的装置还如上述四种类型。不同的测量系统基本上以这几种装置为主, 但也各有特点, 有的高密度电阻率仪提供了十多种装置以供选择。不同装置可联合使用, 也可根据需要单独使用。选择一个合适的

工作装置应考虑：（a）探测目标的特性、(b)仪器灵敏度以及(c)场地噪声本底水平，更要考虑：d）装置对地下电阻率水平或垂向变化分辨能力、(e)探测深度、（f）有效探测范围以及（g）信号强度。（3）最小电极距和排列长度的选择最小电极距和排列长度的选择取决于地质对象的大小和埋藏深度。要保证有足够的横向分辨率，探测目标体横向上至少要有2～3根电极通过。同时，由于高密度电阻率法实际上是一种二维探测方法,所以在保证最大极距能够探测到主要地质对象的前提下，还要考虑围岩背景也能在二维断面图中得到充分的反映。如对小而深的探测目标体，要求较小的电极间距和较多的电极数。对于长剖面，可以通过电极的移动来获得连续的断面数据。

2. 高密度电阻率法在工程与环境地质中的应用

在煤气管道探测中的应用场地地形有微小的起伏，测线左侧是水田，右侧是沙石公路。水田一侧地势较低，公路一侧地势较高。实测时，最小电极距为0.3m，电极数为30，N=9。图7a 是温纳α装置视电阻率等值线断面图。从图中可以看出，地下介质视电阻率在30～80m ⋅Ω范围内，反映了地下耕织土及其下部亚粘土的电阻率；在16～24号电极之间，浅部出现100～120m⋅Ω相对高阻电阻率值，是由于沙石公路引起的。大约在16～17号电极之间，见明显的视电阻率等值线封闭圈，指示了煤气管道的位置。其上部视电阻率等值线局部密集，这是由于采用明挖埋设煤气管后填埋性质不同的渣料所致。图b，是sT视参数等值线断面图。在煤气管道位置，出现了sT高值等值线圈，其异常较sρ异常明显。煤气管道中心位置埋深对应N=4，此时装

置极距为1.8m，估算埋深大约为0.6m左右，这一结果也为雷达探测和实地调查结果所证实。