地下管线探测技术
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高密度电阻率资料的层析成像，方法类同于此
初始模型 网格化
正演计算
2.5维有限元 法
反演分析
理论与实 测断面的
比较
28
29
六、应用范围
• 广泛应用于堤防隐患探测（如对江河大堤的蚁穴，鼠洞和软弱夹层 及裂缝的高分辨率探测） • 用于水文、工程、环境的地质勘探及高分辨率电阻率法工程地质勘 探； • 用于煤矿采空区、人防工程及卡斯特地区的溶洞等勘探； • 厂房地基、高速公路、桥梁、铁路、山体滑坡等地质灾害勘探； • 用于金属与非金属矿产资源勘探地热勘探。
a nx
n为隔离系数，x点距
I
0123456789
n=1
U
16
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
地面
17
每一层的测点数计算式：
N 总电极数 3隔离系数
呈倒梯形
18
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
19
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
19
DUK-1探测系统测试记录仪
30
认识一下高密度电阻率成果图像
某河堤土工膜完整性探测
破裂处
底部深度变化 完整处
土工膜 河床 河堤 31
某地区岩性界线探测
混合花岗岩 岩性界线
凝灰岩
32
某厂房基础溶洞探测
溶洞
溶洞
大理岩
33
某地区含金石英脉探测
含金石英脉 34
沈阳怪坡含水断裂探测
设计钻孔
石英砂岩
s
K
U MN I
8
2.3 另一个需要关心的问题： 勘探深度？
根据地表电流密度的变化来判断地下电性不均匀体的存在 与分布，对于一定埋深的地质体究竟需要多大的电极距才 能探测到它的存在呢？
O
AM
NB
h
joAB
2
I
2rA2O
O’
j AB
o'
2 I
2rA2O'
cos
joAB cos3
黄土
电阻率（·m） 介质
0-200
雨水
粘土 含水砾石层
1-200 50-500
河水 海水
隔水粘土层
5-30
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）
4
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（用拉普拉斯方程描述，求解）
环境与工程地球物理讲义
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
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；
20
DUK-1探测系统电极控制仪
21
DUK-1探测系统工作站
Leabharlann Baidu22
DUK-1探测系统电极布置现场
电缆抽头 拔插卡
电极
23
DUK-1调试测试现场
24
四、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 T 参数对局部高阻体有较强的分辨能力。
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（1-10m），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，
3
一、需要了解的一些基本知识：
• 电阻率或导电率
介质
9
1.0 jo' / jo
1
电流密度主要分布在靠近地表附近 急剧减小 增大供电极距
H/r
10
2.4 三电位电极系
温纳四极（等间距的对称四极） 偶极 微分
I
0123456789
U
I
0123456789
U
I
0123456789
U
一次组合，获得三种电极排列的测量参数
11
三种排列测得的视电阻率关系如下：
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） 7
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
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 相邻两点的视电阻率值的比值
T
s
/
s
（能够更为直观地反映地电断面的特征）
12
13
14
三、野外工作方法技术
1. 数据采集方式：
地表面剖面法
井中电阻率成像
单孔
跨孔
2. 电极距的确定：
3. 滤波处理
视电阻率曲线随极距的增大由单峰变为双峰，绘布断面后除了 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。
25
26
T＝/
27
五. 高密度电阻率资料的反演
基于电磁测深曲线的佐迪反演的方法
最小二乘优化法，通过不断调整初始模型直至使实际测深曲线和 模型测深曲线之差达到最小，最终的模型参数即作为反演的结果。
5
2.1 两个点源的电场特征：
A(I)
B(-I)
M
U
AB M
I 2
(
1 AM
1 BM
)
电位差表达式 地下均匀介质的电阻率
6
2.2 可按如下方法测定地下介质的电阻率：
（原则上可按任意电极排列进行）
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
初始模型 网格化
正演计算
2.5维有限元 法
反演分析
理论与实 测断面的
比较
28
29
六、应用范围
• 广泛应用于堤防隐患探测（如对江河大堤的蚁穴，鼠洞和软弱夹层 及裂缝的高分辨率探测） • 用于水文、工程、环境的地质勘探及高分辨率电阻率法工程地质勘 探； • 用于煤矿采空区、人防工程及卡斯特地区的溶洞等勘探； • 厂房地基、高速公路、桥梁、铁路、山体滑坡等地质灾害勘探； • 用于金属与非金属矿产资源勘探地热勘探。
a nx
n为隔离系数，x点距
I
0123456789
n=1
U
16
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
地面
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每一层的测点数计算式：
N 总电极数 3隔离系数
呈倒梯形
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4. 野外工作示意图
0
11 12
23 24
35 36
47 48
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程控开关
观测系统
19
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
19
DUK-1探测系统测试记录仪
30
认识一下高密度电阻率成果图像
某河堤土工膜完整性探测
破裂处
底部深度变化 完整处
土工膜 河床 河堤 31
某地区岩性界线探测
混合花岗岩 岩性界线
凝灰岩
32
某厂房基础溶洞探测
溶洞
溶洞
大理岩
33
某地区含金石英脉探测
含金石英脉 34
沈阳怪坡含水断裂探测
设计钻孔
石英砂岩
s
K
U MN I
8
2.3 另一个需要关心的问题： 勘探深度？
根据地表电流密度的变化来判断地下电性不均匀体的存在 与分布，对于一定埋深的地质体究竟需要多大的电极距才 能探测到它的存在呢？
O
AM
NB
h
joAB
2
I
2rA2O
O’
j AB
o'
2 I
2rA2O'
cos
joAB cos3
黄土
电阻率（·m） 介质
0-200
雨水
粘土 含水砾石层
1-200 50-500
河水 海水
隔水粘土层
5-30
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）
4
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（用拉普拉斯方程描述，求解）
环境与工程地球物理讲义
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
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；
20
DUK-1探测系统电极控制仪
21
DUK-1探测系统工作站
Leabharlann Baidu22
DUK-1探测系统电极布置现场
电缆抽头 拔插卡
电极
23
DUK-1调试测试现场
24
四、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 T 参数对局部高阻体有较强的分辨能力。
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（1-10m），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，
3
一、需要了解的一些基本知识：
• 电阻率或导电率
介质
9
1.0 jo' / jo
1
电流密度主要分布在靠近地表附近 急剧减小 增大供电极距
H/r
10
2.4 三电位电极系
温纳四极（等间距的对称四极） 偶极 微分
I
0123456789
U
I
0123456789
U
I
0123456789
U
一次组合，获得三种电极排列的测量参数
11
三种排列测得的视电阻率关系如下：
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） 7
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
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 相邻两点的视电阻率值的比值
T
s
/
s
（能够更为直观地反映地电断面的特征）
12
13
14
三、野外工作方法技术
1. 数据采集方式：
地表面剖面法
井中电阻率成像
单孔
跨孔
2. 电极距的确定：
3. 滤波处理
视电阻率曲线随极距的增大由单峰变为双峰，绘布断面后除了 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。
25
26
T＝/
27
五. 高密度电阻率资料的反演
基于电磁测深曲线的佐迪反演的方法
最小二乘优化法，通过不断调整初始模型直至使实际测深曲线和 模型测深曲线之差达到最小，最终的模型参数即作为反演的结果。
5
2.1 两个点源的电场特征：
A(I)
B(-I)
M
U
AB M
I 2
(
1 AM
1 BM
)
电位差表达式 地下均匀介质的电阻率
6
2.2 可按如下方法测定地下介质的电阻率：
（原则上可按任意电极排列进行）
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