高密度电阻率法

图1.8
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• ⒋δA排列（联剖正装置AMN∞） • 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.9： • 图1.9 联剖正装置排列示意图
• 【特点】测量断面为倒梯形。
• 【描述】测量时，AM=MN为一个电极间距，A、M、N逐点同时向右移动， 得到第一条剖面线；接着AM、MN增大一个电极间距， A、M、N 逐点同时 向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
该断面总测点数＝Ｒsum×Ｎ＝200×16＝3200。
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（三）、电极排列
• ⒈α排列（温纳装置AMNB）
• 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如下：
•
K 2
• 图1.6 温纳装置排列示意图
• 采用对称四极装置方式时，当AM=MN=NB=α时，这种对称等距排列称为温纳
（Wenner）装置（如图1.6）。其s表达式为：
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Fra Baidu bibliotek
• ⒍A-M
二极排列
• 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图1.11：
• 【特点】测量断面为平行四边形。
• 【描述】测量时，A不动，M逐点向右移动，得到一条滚动线；接着A、 M同时向右移动一个电极，A不动，M逐点向右移动，得到另一条滚动 线；这样不断滚动测量下去，得到平行四边形断面。
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• 图1.5为变断面连续滚动扫描测量断面测点分布示意图, 图中, 电极装置为A-M 二极装置（其它装置测点分布相同, 仅水平坐标不同而已），滚动总数=15, 实 接电极数=18, 剖面数=8, 断面上测点呈平行四边形分布。由于剖面数为8, 所 以在18根电极布好不动的情况下只能测量前10条滚动线, 要测11～15号滚动线 则须将18根电极整体向前移动10个点距, 即原11号电极位置成为1号电极, 其余 类推。
• 测量一条滚动线的过程称作单次滚动, 即在保持供电电极与某个电极接通不动的 情况下沿测线方向（电极号由小到大）移动测量电极，测量电极与供电电极间 距起始为一个基本点距，测量并存储当前点电阻率后便移动一次测量电极，每 次移动一个基本点距，重复上述测量移动过程直至测量点数等于剖面数为止。
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• 4).可对采集数据进行实时处理，并能计算出电阻率成像的反演结 果。
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（一）、仪器结构
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WDJD-3多功能数字直流激电仪
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操作面板
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高密度电法工作示意图
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高密度电阻率法电极排列的发展
• 高密度电法开始时，研究的排列方式主要有三种：阿尔 法，贝塔和伽马。现在排列方式已发展到十几种。不过 仔细研究就可发现，所有排列都是从对称四极（施伦贝 谢尔，Schlumberger）、偶极-偶极（dipole-dipole）、 单极-偶极（pole-dipole）、单极-单极（pole-pole） 演变而来（其中，伽马排列方式无变种）。如： AM=MN=NB 时,Schlumberger排列就变成阿尔法排列； AB=BM=MN时，偶极-偶极排列就变成贝塔排列；对 于单极偶-极排列，就AMN,MNB,AM=MN 和,AM=!MN 等4种。至于所谓的滚动排列装置，在电极排列方式上 基本不变，只不过是其排列方式有利剖面滚动衔接而已。
第五节 高密度电阻率法
• 高密度电阻率法是一种新兴阵列勘探方法，将多个电极(可达上百根)置于测 线上，通过电极转换开关和工程电测仪便可实现数据的快速自动采集并能够 进行现场数据处理、分析和成图。关于阵列电探的思想提出和发展已有30多 年的历史，并先后开发研制成了几种类型的仪器。到90年代后期，随着人们 对高密度电阻率法应用技术认识的加深、电子技术和计算技术的发展，高密 度电阻率法无论在装置选择、采集方式、数据处理和成像技术等方面均得到 了很大提高。高密度电阻率法具有较强的抗干扰能力，且探测深度较深，野 外采集的数据量较大，从一定意义上讲提高了探测精度。相对于常规电阻率 法而言，它具有以下特点：
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• ⒏AB-M三极排列 • 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图1.13：
•
图1.13 AB-M三极排列示意图
• 【特点】测量断面为平行四边形。
• 【描述】测量时，A、B不动，M逐点向右移动，得到一条滚动线；接着A、B、 M同时向右移动一个电极，A、B不动，M逐点向右移动，得到另一条滚动线； 这样不断滚动测量下去，得到平行四边形断面。
（1.6）
• 【特点】测量断面为倒梯形。
• 【描述】测量时，AB=BM=MN=a为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向 右移动，得到第一条剖面线；接着AB、BM、MN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；这样不断扫描测量下去，得到 倒梯形断面。
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• （一）、固定断面扫描测量
• 该测量方法在测量时以剖面线为单位进行测量, 启动一次测 量最少测一条剖面线, 存储与显示时亦以剖面线为单位进行。 一个断面由若干条剖面线组成, 且每条剖面线有唯一编号, 简称剖面号。以α排列（温纳装置AMNB）为例, 测量某一 剖面N时, AMNB相邻电极保持极距a, 每测量完一点向前移 动一个基本点距x, 直至B极为最后一个电极止, 剖面上的测 点数随剖面号增大而减少, 其断面上测点呈倒梯形分布, 当 实接电极数为60,剖面数为16, 断面测点分布如图1.4所示。
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一)高密度电法各种装置的布极方式
• 高密度电阻率法实质上纯属直流电阻率法, 其基本原理与直流电 阻率法相同,不同的是它的装置是一种组合式剖面装置。本系统支 持18种测量装置, 其中, α排列、β排列、γ排列、δA排列、δB排列、 α2、自电M、自电MN、充电M、充电MN排列等适用于固定断面 扫描测量, A-M、A-MN、AB-M、AB-MN、MN-B、A-MN、AMN-B、跨孔等电极排列适用于变断面连续滚动扫描测量, 分别介 绍如下：
•
K 2
s
（ K1.3UI）MN
• 其装置系数为：
（1.4）
• 【特点】测量断面为倒梯形。
• 【描述】测量时，AM=MN=NB=α为一个电极间距，A、M、N、B逐点同时向右移 动，得到第一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距， A、M、N 、B逐 点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
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图1.5 变断面连续滚动扫描测量断面测点分布示意图 例如对ＡＭ二极排列，电极数Ｐa＝2，设实接电极数Ｐsum＝30，则最大剖面数Ｎ
max＝30－（2－1）＝29。 若取剖面数Ｎ＝16，则 Ｒn＝29－（16－1）＝14，即当30根电极布好后, 在不移动
电极情况下可连续测量14条滚动线。若设定断面滚动总数 Ｒsum＝200，则测量完全部滚动线须移动布置电极次数Ｍ＝[200／14]＋1＝15。
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• 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).能有效的进行多种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地球物理信息。
• 3).野外数据采集实现了自动化，提高了采集速度。
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• ⒌δB排列（联剖反装置∞MNB）
• 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.10：
• 【特点】测量断面为倒梯形。
• 【描述】测量时，MN=NB为一个电极间距，M、N、B逐点同时向右移动， 得到第一条剖面线；接着MN、NB增大一个电极间距， M、N、B 逐点同 时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断 面。
图1.4 固定断面扫描测量断面测点示意图
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• 当实接电极数给定时, 任意剖面测点数由下式确定: • Ｄｎ＝Ｐsum －（Ｐa－１）·ｎ。 • 其中，ｎ ─ 剖面号， • Ｄｎ ─ 剖面ｎ上的测点数， • Ｐsum ─ 实接电极数， • Ｐａ ─ 装置电极数（装置１～３等于４，装置
图1.11二极排列示意图
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• ⒎A-MN三极排列
• 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图
1.12：
• 【特点】测量断面为平行四边形。
• 【描述】测量时，A不动，M、N 逐点向右同时移动，得到 一条滚动线；接着A、M、N同时向右移动一个电极，A不 动，M、N 逐点向右同时移动，得到另一条滚动线；这样 不断滚动测量下去，得到平行四边形断面。
• 当电极排列与实接电极数Ｐsum确定时, 最大剖面数（也即一条滚动线上最多 测点数）由下式决定：
• Ｎmax＝Ｐsum －（Ｐa－１）。 • 其中，Ｎmax ─ 最大剖面数， • Ｐsum ─ 实接电极数， • Ｐａ ─ 装置电极数（装置６等于２，装置７～８等于３，装置９等于４）。
若设定断面剖面数为Ｎ（Ｎ≤Ｎmax），则在不移动电极情况下可连续测量的 滚动线条数Ｒn由下式决定： • Ｒn＝Ｎmax －（Ｎ－１）。 • 若设定断面滚动总数为Ｒsum，则测量完全部滚动线须移动布置电极次数由下 式决定： • Ｍ＝Ｒsum／Ｒn 整除， • 或 Ｍ＝[Ｒsum／Ｒn]＋１ 不整除，其中, [ … ]表示取整数部分。 • 断面总测点数＝滚动(线)总数×剖面数。 • 测11～15滚动线时电极新位置 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13
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• ⒉β排列（偶极装置ABMN） • 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.7：
偶极装置排列示意图
• 这种装置的特点是供电电极A、B和测量电极M、N均采用偶极，并按一定的距
离分开。由于四个电极都在同一测线上，故又称偶向偶极。其s表达式为
•
s
K
U I
M（N 1.5）
• 其中 Kβ=6 a
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• 10．MN-B排列 • 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图1.15：
•
图1.15 MN-B排列示意图
• 【特点】测量断面为矩形。
• 【描述】测量时，M、N不动，B 逐点向右移动，得到一条滚动线；接着M、N、 B同时向右移动一个电极，M、N不动，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。
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• （二）、变断面连续滚动扫描测量
• 该测量方法在测量时以滚动线为单位进行测量, 启动一次测量最少测一条滚动线, 存储与显示时则仍以剖面线为单位进行。滚动线是一条沿深度方向的直线或斜 线（不可视线），各测点等距分布其上, 所有滚动线上相同测点号的测点构成一 条剖面,不同深度的测点位于不同剖面上,一条滚动线上的测点数等于断面的剖面 数。一个断面由若干条滚动线组成, 且每条滚动线有唯一编号, 简称滚动号。
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• ⒊γ排列（微分装置AMBN）
• 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.8：其s表达式为
• •
s
式中：
K
U MN
I Kγ=3
（1.7）
a
（1.8）
• 【特点】测量断面为倒梯形。
• 【描述】测量时，AM=MB=BN=a为一个电极间距，A、M、B、N逐点同时向右移动，
得到第一条剖面线；接着AM、MB、BN增大一个电极间距， A、M、B、N 逐点同时 向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
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• ⒐AB-MN偶极排列
• 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图1.14：
•
图1.14 AB-MN偶极排列示意图
• 【特点】测量断面为平行四边形。
• 【描述】测量时，A、B不动，M、N 逐点向右同时移动，得到一 条滚动线；接着A、B、M、N同时向右移动一个电极，A、B不动， M、N 逐点向右同时移动，得到另一条滚动线；这样不断滚动测 量下去，得到平行四边形断面。
４～５等于３）。 • 例如对α排列，电极数Ｐa＝4，设实接电极数Ｐsum
＝60，剖面数为16, 则Ｄｎ＝60－（4－1）×ｎ＝60 －3×ｎ。 • Ｄ1 ＝60－3×１＝57，Ｄ16＝60－3·16＝12， • 断面总测点数＝16×（Ｄ1＋Ｄ16）/2＝16×（57＋ 12）/2=552。
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