高密度电阻率法在污染调查中的装置参数试验分析
高密度电阻率法在工程勘查中问题
高密度电阻率法在工程勘查中的问题探讨高密度电阻率法近些年受到越来越多的关注和讨论。
高密度电阻率法的雏形虽然是由英国人设计，但其真正的研究和应用还是中国人率先开展，并取得了令世人瞩目的工作成果。
高密度电阻率法在工程物探工作中具有不可替代的作用，比如在工程地质勘查、厂址或坝基的选择、地下空洞探测、岩溶探测、地下隐蔽物探测、土壤污染范围调查、地下管线探测等等方面均取得过显著的效果。
本文就高密度电阻率法因为工作模式的改变，可能存在“电磁感应”、“激发极化”和“地下电容”等问题作肤浅讨论。
并提出针对改善这些问题所带来的负面影响，建议改进的工作作法。
2应用实例2．1溶土洞勘查图1 岩溶探测高密度视电阻率等值线剖面图图1是截取的一段在广东阳江市某地高密度电阻率法实测剖面（横坐标为测线长度，纵坐标为探测深度，单位均为米，下同）。
物探勘查区普遍为第四系覆盖，岩性为黄色粘土、亚粘土。
高密度电阻率法极距3m，工作周期4s。
本剖面数据采用斯伦贝尔装置采集，很好地反映出了岩溶发育区域在横向及深度上的分布情况。
2．2隐伏岩性界面勘查图2 中风化石灰岩界面探测高密度视电阻率等值线剖面高密度电阻率法结合钻探的成果常被用来对隐伏岩性界面进行追踪勘查，笔者也进行过多次此类高密度电阻率法勘查工作。
图2为截取的一段广州市白云区某场区高密度勘查实测剖面，其目的是勘查场区内基岩面（石灰岩）的埋深和起伏情况。
电测剖面上有一钻孔资料作为验证结果和解释参数。
工作采用3m极距，使用了施伦贝尔、温纳两种装置。
仪器使用重庆地质仪器厂生产的分布式智能高密度电法仪。
从图2看到，该剖面对岩层顶面起伏状况反映非常清晰。
结合钻孔资料进行标定，获得深度转化的校准参数后对岩面埋藏深度也能进行准确定位。
综合有以下结论：（1）岩面在10-25米深度范围内起伏（在截取剖面段内）；（2）局部位置岩面深度急剧加深，推测该处为石灰岩面附近的溶蚀发育形成的溶沟；（3）高密度电阻率法测得的结果与钻孔吻合程度较好。
高密度电阻率法应用(含举例、图解)
高密度电阻率法在岩溶探测上的应用[摘要]简要介绍了高密度电阻率法的基本原理，详细分析了一个探测实例，通过理论与实践的结合说明了利用高密度电阻率法进行岩溶探测是一种有效的探测手段。
[关键词]高密度电阻率法装置岩溶0 引言衢州一窑上高速公路某段为挖方段路基，挖方高度为6—8m，该路段路基部分开挖至路基设计标高时，显露出直径大小不一的孔洞7个，人工插入钢钎发现孔洞深浅不一，伴有涌水现象，洞口有扩大趋势。
为了查清地下孔洞的分布范围，为进一步的治理提供依据，决定利用地球物理勘查方法进行探测，接受委托后，笔者随即对工区进行了早期调研，根据委托方提供的钻孔资料及野外踏勘，场地的地层自上而下有：亚粘土、卵石含亚粘土、碳质泥岩、灰岩等。
表1为该区各地层岩石的电阻率，由表可以看出，这些岩石的电阻率差异是明显的，适合进行电法勘查工作。
灰岩区内的不良地质现象主要是土洞和溶洞、溶蚀带，从地质资料可知，土洞是发育在覆盖土层中，要么是空的，要么充填很松散的土、电阻率偏高，而土层的电阻率又普遍偏低，因此，土洞在等值线剖面中的反映是仅次于土层中的高阻异常；溶洞位于基岩面以下，由溶蚀带逐渐溶蚀形成的，多充填有水土，从而电阻率偏低，由于完整灰岩的电阻率普遍偏高，因此在灰岩面下明显的封闭或半封闭低阻异常基本上是有充填溶洞的反映，不能封闭的带状低阻异常则是溶蚀带的反映，由于土洞、溶洞发育的位置、形状、大小都难有规律可循，根据委托方的勘查要求以及工区的地质地球物理前提，确定了利用高密度电法进行孔洞勘查。
高密度电法获取信息量大，分辨率高，在岩溶地区地下岩溶分布空间定位中有许多成功的例子。
1 高密度电阻率法概述高密度电阻率法是近几十年发展起来的一种电法勘探新技术，它在工程勘察领域得到了广泛的应用，其基本原理与传统的电阻率法完全相同，所不同的是高密度电法在观测中设置了较高密度的测点，现场测量时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，然后进行观测。
地下水污染地球物理探测高密度电阻率法、探地雷达法、激发极化法原理、测定方法和设备要求、测量数据记录表
（3）较高的稳定性。要求仪器能够适应潮湿和温度大幅度变化等比较恶劣的野外工作 条件；
（4）输入阻抗高。要保证仪器在电极接地条件不良、接地电阻比较大时仍然能够获得 准确的测量结果。
D-4 电极接地原则
（1）电极布设时位置应准确，接触应密实； （2）电极埋入深度一般应小于 AB 的 1/20，当 AB 很小时，也不应超过 AB 的 1/10。 高密度电阻率法电极布设时，各电极保持竖直状态；当供电极距很小时，电极埋入深度一般 应小于供电—测量电极间距的 1/5。对高密度电阻率法，由于电极间距不断变化，因此电极 埋入深度至少要求电极稳固不晃动； （3）电极布设位置应避开沥青、垃圾堆、炉渣、碎石等高阻地点。在冰上或表层土壤 冻结地区进行电阻率剖面法测量时，电极应穿透冰层、冻土层。在孔隙较大的干燥地段宜浇 盐水，必要时使用长电极； （4）测量电极应使用相同电极，测量前应使电极接地时间尽可能长，当使用非极化电
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极时，应在布极完成至少 1min 后方可进行观测； （5）各电极与电缆线接口应保持良好接触； （6）当电极因客观条件限制只能偏离预定接地点时，其垂直于测线方向的位移应小于
AO 的 2.5%，沿测线方向的位移应小于 AO 的 1.0%。当偏离量不能满足此要求时，应按一 定精度测出其移动距离，并予以记录，同时重新计算 K 值；
图 D-6 二极装置法示意图 （4）偶极装置法 偶极装置法的电极排列顺序，如图 D-7。测深参数 n 为内侧供电电极与测量电极之间的 间距和供电电极间距（或测量电极间距）之比值。供电电极 AB 在测量电极 MN 的一侧。偶 极剖面法的ρ-S 曲线特点是异常变化明显。但是，由于该异常变化也可能是由于假异常点的 存在所至，使解译复杂化。所以，目前此法应用较少。
高密度电阻率法实验报告
高密度电阻率法实验报告实验报告：高密度电阻率法实验研究一、实验目的高密度电阻率法是一种常用的地球物理勘探方法，主要用于研究地下岩土体的电学性质，如电阻率、电导率等。
本实验旨在通过高密度电阻率法实验，掌握该方法的基本原理、测量方法和技术流程，提高实际操作能力和对地下岩土体的认识。
二、实验原理高密度电阻率法基于地下岩土体的电学性质差异，通过测量不同位置的电位分布，推断地下岩土体的电阻率分布情况。
该方法采用高密度电极排列，能够快速获取大量数据，提高测量精度和分辨率。
三、实验步骤1.实验准备（1）收集实验场地信息，包括地形、地质、水文等条件；（2）准备实验仪器，包括高密度电阻率仪、电极、导线等；（3）设计实验方案，包括电极排列、测量深度、扫描范围等。
2.现场布置（1）根据实验方案，布置电极排列；（2）连接导线，确保连接稳定可靠；（3）检查仪器设备，确保正常运行。
3.数据采集（1）设置测量参数，包括采样间隔、扫描速度等；（2）开始测量，记录电位数据；（3）检查测量数据，确保质量合格。
4.数据处理与分析（1）处理测量数据，进行滤波、去噪等操作；（2）根据处理后的数据，绘制电阻率分布图；（3）结合地质资料，对电阻率分布进行分析解释。
5.实验总结与报告编写（1）总结实验过程和结果；（2）编写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、结果分析等。
四、实验结果与分析通过本次实验，我们获取了实验场地的电阻率分布数据。
根据数据绘制出的电阻率分布图显示，实验场地的电阻率值存在明显的差异。
结合地质资料分析可知，这些差异可能与地下岩土体的类型、含水性等因素有关。
通过对数据的进一步处理和分析，我们可以得到更精确的电阻率分布情况，为后续的工程设计提供参考。
五、实验结论与建议本次实验通过高密度电阻率法测量了实验场地的电阻率分布情况，掌握了该方法的基本原理和操作流程。
通过数据处理和分析，我们得到了地下岩土体的电阻率分布情况，并对其进行了解释。
高密度电阻率法实验报告
高密度电阻率法实验报告实验目的：通过在不同电极间施加电场，测量样品体积内所产生的电势差，得到样品电阻率，并掌握高密度电阻率法的基本原理和实验方法。
实验仪器：高密度电阻率仪，电极系统，计算机等。
实验原理：高密度电阻率法是一种间接测量样品电阻率的方法。
当在样品内部施加一定的电势差时，通过测量样品内部产生的电流强度，可以计算出样品电阻率的大小。
在实验中，首先将样品置于电极系统中，然后通过高密度电阻率仪在不同电极间施加一定的电势差。
当电场强度足够大时，样品内部会产生电流，电流的大小与电势差和电极间距有关。
通过测量样品内部电流的大小和样品尺寸，可以计算出样品电阻率的大小。
实验步骤：1. 准备样品和电极系统。
样品应具有一定的导电性，表面应平整，干净。
电极系统应密封严密，电极间距应根据样品尺寸和电势差确定。
2. 连接电路。
将电极系统连接到高密度电阻率仪上，并根据仪器说明连接相应的控制和测量电路。
3. 施加电势差。
根据实验要求，通过仪器控制，施加一定的电势差。
4. 测量电流强度。
在施加电势差的同时，测量样品内部产生的电流强度。
5. 计算电阻率。
根据测量结果，通过计算公式计算样品电阻率的大小。
6. 统计实验结果并分析。
实验注意事项：1. 样品应保持干净，避免外部因素影响实验结果。
2. 电极间距应根据实验需要进行调整，太近或太远都会影响实验结果。
3. 电势差应尽量稳定，避免突然的变化。
4. 对于不同类型的样品，可能需要采用不同的电势差和电极间距，以保证实验结果的准确性。
实验结果：样品编号：001样品尺寸：10cm x 10cm x 10cm 电极间距：5cm施加电势差：10V测量电流强度：0.5A计算电阻率：1Ωm样品编号：002样品尺寸：20cm x 20cm x 20cm 电极间距：10cm施加电势差：20V测量电流强度：0.8A计算电阻率：0.5Ωm实验结论：通过高密度电阻率法实验得到的样品电阻率结果，与样品本身的导电性质有关。
浅析高密度电法排列装置、电极距及隔离系数的选择
浅析高密度电法排列装置、电极距及隔离系数的选择[摘要]简要介绍高密度电法在工程物探应用中，排列装置、电极距及隔离系数的不同选择对反演结果的影响，并由此提出高密度电法应用过程中对装置选择、电极距及隔离系数设置较为实用的建议。
对不同的埋深及规模的异常体，提出了电极距与隔离系数的设置方法，提高高密度电法勘察的实用性。
[关键词]高密度电法排列装置电极距隔离系数物探异常0前言笔者根据多年的高密度电法勘察的实践及工作过程中总结的经验，通过某一实例，对装置方式、电极距、隔离系数的选择提出肤浅的认识，供同行们参考及相互交流。
1典型实例1.1工程概况芜湖市某河道航道整治工程中，拟退建防洪墙，在现防洪墙与拟建防洪墙之间，有一古防洪墙，根据历史记录古防洪墙由条石及块石砌成，现已被杂填土填埋覆盖，埋深约5米，宽度1-2米。
新拟建防洪墙拟采用粉喷桩处理措施，因施工方要求，需查明古防洪墙的分布情况，包括平面位置及埋深等。
1.2工程地质条件场地人工填土厚度为3.3～4.50m，基本上分3层：第一层为杂填土，主要成分为黏性土灰土，含碎砖、碎瓦片，局部含少量碎石，主要为民房拆迁后遗留物。
第二层素填土，成分主要为黏性土，较均匀，几乎不含碎石、碎砖等杂物。
第三层为杂填土，成分复杂，含碎石、块石，局部见石板、砌石矮挡土墙，除局部较富集外，大部分地方块石分布无规律。
块石埋深局部超过 5.0m，深入到淤泥质土层中。
1.3地球物理特征根据场地工程地质条件及探查物古防洪墙的特征，古防洪墙在视电阻率或反演模型电阻率剖面上都呈现高阻反映。
反映在实际探测中，与周围的土层相比，呈现出相对的高阻异常。
1.4勘查工作实施及反演结果高密度电法剖面根据现场条件，沿与古河道预计的走向成一定角度布设，60根电极和120根电极，电极间距2.0m，采用温纳排列和施贝剖面分别进行观测，最小隔离系数为1，最大隔离系数选择8和15，经数据采集及转换后，经过5次迭代反演得到不同的效果。
高密度电阻率法实验报告
高密度电阻率法实验报告实验报告：高密度电阻率法一、实验目的1.熟悉高密度电阻率法的实验原理和实验方法；2.掌握电阻率测量实验的基本操作步骤；3.研究不同材料的电阻率特性，分析其导电性能。
二、实验原理四电极法是在样品上加入四个电极，两个电极起电流作用，两个电极测量电压，通过测量电流和电压可以得出样品的电阻。
为了减小接触电阻对实验结果的影响，电极要采用大面积接触面积，以及保持电极与样品接点清洁，减小接触电阻。
电阻率的计算公式为：ρ=R*A/L其中，ρ为电阻率，R为电阻，A为电阻的横截面积，L为电阻的长度。
三、实验仪器与材料1.高密度电阻率测试仪；2.不同导电材料样品。
四、实验步骤1.打开高密度电阻率测试仪，确保设备的工作状态正常；2.将要测试的导电材料样品放置在测试夹具上，并将电极接触到样品表面；3.选择合适的电流大小，通过测试仪的控制面板设置电流；4.设置测量时间，保证样品得到充分供电；5.点击“开始测量”按钮，测试仪开始对样品进行电阻率测量；6.测量完成后，记录下电阻率的数值；7.更换不同导电材料样品，重复步骤2-6五、实验结果与分析根据实验步骤进行电阻率测量，记录下不同导电材料样品的电阻率数值。
导电材料，电阻率(Ω·m)-----------，---------------铜，X铁，Y铝，Z通过实验结果我们可以看出，不同导电材料的电阻率有所差异。
铜的电阻率最低，铁的电阻率中等，铝的电阻率最高。
这与材料的导电性质相对应，导电性越好的材料电阻率越低。
六、实验总结通过高密度电阻率法的实验，我们熟悉了该实验方法的基本原理和操作步骤，并且对不同导电材料的电阻率特性有了初步的了解。
在实验过程中，要注意保持电极与样品的接触面积大和接触点的清洁，以减小接触电阻的影响。
此外，实验中所测得的电阻率值还受到温度和材料状态的影响，因此在进行比较时应注意这些因素可能带来的误差。
综上所述，高密度电阻率法是一种常用的测量导体材料电阻率的方法，对于研究材料的导电性能具有重要意义。
高密度电阻率法在杭州某工业污染区探测中的应用
高密度电阻率法在杭州某工业污染区探测中的应用
沈灵芬;王汉卿
【期刊名称】《浙江水利科技》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】杭州市钱塘江边曾从事化工品加工生产的某工业用地,表层土壤污染严重。
经土壤修复后,地下水中氯化物质量浓度仍严重超标。
为查明场地内污染物的空间
分布,采用高密度电阻率法对工业用地进行勘查,取得较好的效果,为土壤后续修复治理提供科学依据。
【总页数】5页(P89-93)
【作者】沈灵芬;王汉卿
【作者单位】浙江省钱塘江管理局勘测设计院;浙江省工程物探勘察设计院有限公
司
【正文语种】中文
【中图分类】X833
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高密度实验报告
高密度电阻率法实验实验报告专业：勘察技术与工程学号：060231 33姓名：郭猛猛室外高密度电阻率法实验1.了解高密度电阻率法实验的工作原理和工作方法；。
2.掌握WGMD-2 高密度电阻率测量系统的操作。
二、实验器材WDJD-2 多功能数字直流激电仪一台，WDZJ-3多路电极转化器一台，90Ｖ电池箱一个铜电极61根（一根用于检测电极埋设情况）万用表，老虎钳，地质锤，记录本，铅笔，小刀等（１）、WDJD-2 多功能数字直流激电仪简介：1.（1）一体化设计——集发射、接收于一体，轻便灵活。
（2）低功耗设计——全部采用CMOS 大规模集成电路，配以独特的待机工作方式，整机体积小、耗电低、功能多。
（3）抗干扰设计——采用多级滤波及信号增强技术、抗干扰能力强、测量精度高。
（4）自动化设计——自动进行自然电位、漂移及电极极化补偿。
（ 5 ）安全性设计——接收部分有瞬间过压输入保护能力，发射部分有过压、过流及AB 开路保护能力。
（6）大屏幕显示：——可将整条测线上各测量参数在显示屏上绘成曲线，测量结果直观明了。
（7）汉字对话：——全汉字触摸面板配以汉字菜单提示，操作极为方便，整个面板只有16 个键。
（8）计算器：——可完成野外现场装置系数等常规计算。
（9）参数设置：——可任意设定工作周期，并有9 种野外常用工作方法选择及其极距常数、装置常数的输入与计算功能。
（10）极距常数表：——对所有装置，可预先存储最多21 组不同极距常数，从而避免相同极距常数反复输入可能带来的输入错误，仅输入一个编号，就能调出相应组极距常数使用或重新设置。
2.仪器面板构成（２）WDZJ-3多路电极转化器WDZJ-3高密度电阻率测量系统采用WDJD-2 多功能数字直流激电测控主机，配以WDZJ-2 多路电极转换器构成。
仪器的面板构成和WDJD-2 多功能激电仪一样，多路电极转换器面板结构见图。
其中各旋钮功能为：（1）电极1～30：[ZK(#)前30 根电极电缆插座，电极编号为1～30。
高密度电阻率法的装置特点及其在水源勘察中的应用
摘 要 ：高密度 电阻率法在工程领域得到 了广泛的应用 ， 取得 了良好 的效果 。但其不 同测试装置 具有不 并
同 的 特 点 ， 有对 此进 行 了解 才 能 更好 地加 以利 用 。文 章 结 合 高 密 度 电 阻 率 法 数 据 采 集 过 程 中的 影 响 因 素 、 只 综 合特 点 及 其 问 题 进 行 阐述 ， 出 地质 勘 探 中常 用 的 测 试 方 法 ， 通 过 水 源 勘 察 实 例 说 明 其 装 置 方 法 的应 用 指 并
ｓ ｔ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ｎ ｘ ｓ ｉ ｇ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｉ ｓｎ ｉ ｈ ｄ ｎ ｉｙ ｒ ｓ ｓ ｉｉｙ ｍ ｅ ｈ ｄ ａ ｅ ｅ ｔｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ａ ｄ ｅ ｉｔｎ ｒ ｂ ｅ ｎ ｕ ｉ ｇ ｈ ｇ ｅ ｓｔ ｅ ｉ ｔ ｔ ｔ ｏ ｒ ｖ
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高密度电阻率法实验报告
工程物探实验报告实验一：高密度电阻率法勘探班级：姓名：学号：贵州理工学院资源与环境工程学院2017年11月1 实验目的了解电阻率法（高密度电阻率法）的方法原理、野外工作布置及装置形式；掌握高密度电阻率法数据的采集、处理和解释，熟练操作高密度电阻率法软件。
2 高密度电阻率法原理高密度电阻率法属于直流电阻率法的范畴，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种勘探方法，仍然是以岩土体的电性差异为基础，研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律。
相对于传统电法而言，高密度电阻率法其特点是信息量大。
利用程控电极转换器，由微机控制选择供电电极和测量电极，实现了高效率的数据采集，可以快速采集到大量原始数据。
具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等特点。
一次布极可以完成纵、横向二维勘探过程，既能反映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沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法和电测深法两种方法的综合探测能力。
该观测系统包括数据的采集和资料处理两部分，现场测量时，只需将全部电极设置在一定间隔的测点上，测点密度远较常规电阻率法大，一般从1m~10m。
然后用多芯电缆将其连接到程控式多路电极转换开关上，电极转换开关是一种由单片机控制的电极自动换接装置，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。
测量信号由电极转换开关送入微机工程电测仪，并将测量结果依次存入随机存储器。
将数据回放送入微机，便可按给定程序对数据进行处理。
高密度电阻率法现场工作时是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，电极转换装置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剖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。
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 逐次增大时电极距也逐次增大，对地下深部介质的反映能力亦逐步增加。
高密度电法在土壤污染中的应用
目前，土壤污染是导致环境恶化的一个非常重要因素，如何调查污染场地块的土壤程度是目前研究重点和热点。
高密度电法是一种精度高、测试范围大、简便易用的技术手段和技术方法，不仅在室内实验研究，而且在野外污染场地污染程度调查中都得到了非常广泛的应用。
一般情况下，调查人员根据调查结果，在综合分析场地状况的基础上，即可初步查明可能存在的污染类型和范围，进而有选择地开展土壤检测点位的设计。
该技术手段结合其他实验检查数据，不仅可以对浅部地层进行初步解释，还能分析总结出污染物在土壤运动方式和波及范围。
本文采用高密度电法研究某涂料化工厂附近地区的地下土壤中化学物品污染物的纵横向分布范围，从而为后期污染地块的实时监测和寻找匹配的修复方式提供科学依据。
1 场地概况2松江某化工涂料厂占地面积约3000m ，目前该厂相关生产设备已经基本拆除完毕，场地内多处为杂乱堆放的建筑垃圾，土地裸露，所有场地均处于闲置状态。
仅剩工厂建筑基础，周边是大片的农田，工厂南面是一个已经拆除的外墙保温材料厂，拆除前近几年涂料生产规模已经在萎2缩，只有西部一个小于300m 的小厂房正在生产，该小厂房的大部分车间已经租给金属配件加工的其他小厂。
2 测线布置高密度电阻率法采用的排列方法包括Wenner 排列法、Schlumberger 排列法、Pole-Pole 排列法、二极法及Dipole-Dipole 排列法，根据研究成果，这4种方法均可以帮助确定污染团之探测，其中二极法测试效果更好。
本次物探调查采用高密度电组率法的采用二极法测试方式，调查范围主要集中在西侧加工车间区域和场地北侧农地内，在场地内布设高密度电法测线DF2、DF4、DF5等3条供电电压为144V，电极间距1m，温纳四极装置的3条线路，与此同时在场地北侧农地内选择布设了DF1和DF3电阻率背景值采集测线（见图1）。
高密度电法在土壤污染中的应用白雪峰（上海市岩土工程检测中心，上海 宝山 200436）摘要：文章利用高密度电法调查了化工涂料厂污染物的分布情况，通过高密度电法进行涂料厂污染土壤的调查，识别了污染物种类及污染分布范围，疑似污染区呈高阻异常，大致分布在原涂料生产车间加工池所在位置，大致呈条形状，为污染场所的后期调研和整治提供了重要的科学依据。
高密度电法不同装置的勘探效果对比-物探装备
2009年2月 物 探 装 备第19卷 第1期・重磁电技术・高密度电法不同装置的勘探效果对比马志飞3 刘鸿福 叶 章 杨建军(太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024)摘 要马志飞,刘鸿福,叶章,杨建军.高密度不同装置的勘探效果对比.物探装备,2009,19(1):52～55,67 高密度电法由于自身的优势而在工程地质勘察等领域得到越来越广泛的应用。
其工作装置有很多种,在实践中应根据各种跑极方式的特点来选取最合适的装置模式。
通过野外实验研究,温纳装置的垂向分辨率相对较高,施伦贝尔1装置对地质体的水平分辨率很高,温施1装置在测深方面具有明显优势。
为了保证物探数据的准确性,野外数据的采集最好采用两种或两种以上的装置,以便于资料的对比和室内解释。
关键词 高密度电法 温纳装置 施伦贝尔1装置 温施1装置ABSTRACTMa Zhifei,Liu H ongfu,Ye Zh ang and Yang parison of exploration effect for different devices of high2den2 sity electrical prospecting.EGP,2009,19(1):52～55,67 High2density electrical prospecting has been more and more widely used in the region of engineering geological exploration since own superiority.There are many varieties of work devices,and more appropriate device pattern should be selected according to different electrode arrangement in practice.Through experimental study in the field, the Wenner device is characters of higher vertical resolution;Schlumbeger21device is characters of higher lateral res2 olution of geologic body;Wenner2Schlumberger21device has clear superiority in sounding.In order to ensure the ac2 curacy of geophysical prospecting data,it is best to use two or more than two devices for acquisition of field data, ensuring the data correlation and indoor interpretation.K ey w ords high2density electrical prospecting,Wenner device,Schlumbeger21device,Wenner2Schlumberger21device0 引言在众多的直流电阻率测深方法中,高密度电阻率法凭借其工作效率高、反映的地电信息量大、工作成本低、测量简便等突出优势,在煤矿采空区调查、水库大坝的坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测、建筑选址的地基勘探、涵洞和溶洞位置勘查、岩溶塌陷和地裂缝探测、寻找地下水、管线探测以及岩土工程勘察等方面,发挥着越来越重要的作用[1]。
高密度电阻率法在矿山水文地质勘察中的应用初探
管理及其他M anagement and other 高密度电阻率法在矿山水文地质勘察中的应用初探刘 星摘要：在我国矿山工程项目开展过程中，水文地质勘察工作是其中非常关键的技术内容。
但我国很多地区由于受到自然环境和地质条件因素的影响，造成矿山区域的水文地质条件的构成比较复杂，因此，对于水文地质勘察技术的使用要求和标准也相对较高。
高密度电阻率法在矿山水文地质勘察工作中的应用优势非常明显，该方法属于一种高效、精确的地球物理探测技术手段，在我国各大水文地质勘察工作中应用非常普遍。
基于此，本文首先针对高密度电阻率法，在地下水资源勘察工作、水质变化动态监测工作以及在水文地质参数反演工作中的相关应用策略进行深入探索，发挥出高密度电阻率法的使用工作优势，提高矿山水文地质勘察工作的质量效率以及安全性，保证地质工程项目的顺利进行，为后续类似工作的顺利实施提供相关参考和借鉴。
关键词：矿山；水文地质勘察；高密度电阻率；地下水资源；应用在我国矿山地质工程水文地质勘察工作当中，对于各种先进的地质勘察工作方法应用程度越来越高，高密度电阻率法是其中一种比较常用的水文地质勘察工作方法。
该项技术早在上世纪80年代初，由英国学者设计出的电阻率探测偏置装置系统为基础，并且在后续的技术优化和完善过程中，形成现代水文地质勘察工作中所使用的高密度电阻率成像工作方法。
在水文地质勘察和工程地质勘察过程当中，通过高密度电阻率法的有效应用，可以准确查明不同区域的矿山地质条件情况以及相关地质参数，特别是对地下水资源的勘察、地下水质变化监测以及水文地质参数的相关计算和分析工作，表现出的作用和优势非常明显，受到我国各大地质勘察工作单位的充分重视。
1 高密度电阻率法在地下水资源勘察工作中的具体应用结合我国某地区一处矿山水文地质条件勘察工作展开分析和研究，本次矿段露天采矿工作正在快速开展，并且已经逐渐开采到地下水位标高1915m左右位置，矿坑底部已经产生大量的积水，并且在排水过程中存在较大的困难，影响到整个矿山生产工作的顺利进行。
高密度电阻率法测试在工程勘察中的应用
│2021·3│中铁二院工程集团有限责任公司协办103高密度电阻率法是一种有效结合电测深和电剖面法，具有多种装置、多种极距特点的勘探方法，属于直流电阻率法的内容。
与传统电阻率相比，高密度电阻率法具有观点密度大、多级电极能够实现自动排列和测量参数等优势。
目前，高密度电阻率法在工程地质勘察、水利水电工程、地质构造等诸多领域已得到广泛应用，并取得优异效果和社会经济效益。
本文结合某水利工程勘察实例，分析高密度电阻率法在水利工程地质勘察中的具体应用。
1. 高密度电阻率法的基本原理高密度电阻率法是建立在传统电法原理基础上的一种新型方法，由人工在导电性不同的介质上加入直流电场，并使用预定装置排列模式扫描，对目标区域内空间视电阻率变化规律进行观察。
其原理是在地下通过A 、B 两个供电极输入稳定的直流电流I ，在电极M 、N 间会产生其电位差ΔU MN ，对其进行测量，并依据公式（1）（2）计算出该测点的视电阻率值的大小。
公式如下：Ρs =KΔU MN / I （1）K =2π/（1/AM-1/AN-1/BM+1/BN ） （K 为装置系数）（2）在收集野外数据时，装置设备所需的电极需要事先全部安装准备好，不需要对测量中的电极进行任何的更换操作。
实际操作中，可以配合多种装置形式和电极距进行工作，再将这些测量好的数据精准地录入到计算机中，然后利用实际测量到的视电阻率精确地计算这些数据剖面，对其进行分析推测出所测地层中的电阻率分布规律，并结合相关的地质资料，进行一系列的研究分析，确定哪些为地质目标体。
电极距的数据点采集使用固定装置形式，逐渐匀速地向右移动这些电极距。
每一个电极距的测量结果，可以显示出在一定深度范围内的岩层使用电阻率剖面法分析电阻率的横向电性变化情况。
其中，每一个电测深点是观测到不同电极距的某一个记录点，对该深点进行分析，可以得出某一个记录点岩层的视电阻率随电极距变化的垂向电性规律，可将岩层分为不同的电极层，从而计算出其深厚度。
高密度电阻率法不同装置比较
高密度电阻率法不同装置比较作者：孙鑫吴会敏来源：《中国新技术新产品》2011年第09期摘要：本文介绍了高密度电阻率法的一些基本知识，比较了几种常用2D装置在五种模型上的勘测特点及效果。
综合分析数值模拟的结果可以得出：温纳装置在垂向变化率上具有较高的分辨率（水平构造），而温纳--斯隆贝尔阵列在横向和纵向结构都有较好的分辨率。
偶极--偶极装置对电阻率的横向、垂向变化较敏感，单极-单极装置的分辨率是最低的。
关键词:高密度电阻率法；装置；比较中图分类号：TN374 文献标识码：A1高密度电法简介高密度电阻率法是在常规电法基础上发展起来的新型物探方法，其工作原理与常规电法一致，以岩土介质的导电性差异为基础，通过观测和研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律从而来解决地下地质问题。
高密度电阻率法装置从是否带有无穷远极来看可分为两大类：（1）不带有无穷远极的装置，主要有温纳装置，斯隆贝尔装置，偶极-偶极装置，微分装置，温纳-斯隆贝尔装置;(2)带有无穷远极的装置，主要有联剖装置、三极装置、二极装置。
与常规电法相比，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，脱机处理后还可以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，勘探能力显著提高。
解决的中心问题主要是：从理论上分析高密度电阻率法在不同装置不同地质情况下的勘测特点，以及利用数值模拟来验证高密度电法在在不同排列勘探时的有效性和准确性。
通过比较高密度电阻率法的装置选择及结果解释，阐述了各种装置的特点，适用条件，说明了如何在有限地条件下，获得最佳的探测效果。
高密度电阻率法实训报告
一、实训目的通过本次实训，了解高密度电阻率法的原理和操作流程，掌握野外数据采集、数据处理和解释的基本方法，提高对地质问题的探测和分析能力。
二、实训时间2023年X月X日至X月X日三、实训地点XX市XX区XX地质勘探场四、实训内容1. 高密度电阻率法原理高密度电阻率法（High-Density Resistivity Method，简称HDS）是一种地球物理勘探方法，通过测量地下不同深度的电阻率变化，揭示地下地质结构和构造特征。
该方法利用直流电场在地下产生，通过测量电极之间的电位差来计算电阻率。
2. 野外数据采集野外数据采集主要包括电极布设、供电和测量三个环节。
- 电极布设：根据勘探目标和地质条件，选择合适的电极间距和排列方式，将电极布设于测线上。
- 供电：通过供电电极向地下施加直流电场，使地下介质发生极化。
- 测量：通过测量电极测量不同电极间的电位差，计算视电阻率。
3. 数据处理野外采集的数据经过整理、滤波、反演等处理后，可以得到地下电性结构图。
主要数据处理方法包括：- 数据整理：对采集到的数据进行整理、筛选和校正。
- 滤波：对数据进行滤波处理，消除噪声和干扰。
- 反演：根据电阻率数据，利用反演算法求解地下电性结构。
4. 解释与应用根据反演得到的地下电性结构图，结合地质资料和勘探目标，对地质问题进行解释和应用。
- 地质构造解释：识别地质体的边界、形态和产状。
- 水文地质解释：识别地下水分布、水位和水质。
- 工程地质解释：识别岩溶塌陷、采空区等不良地质条件。
五、实训过程1. 准备阶段：了解高密度电阻率法的基本原理、野外数据采集和数据处理方法，熟悉仪器设备。
2. 野外数据采集：根据勘探目标和地质条件，选择合适的电极间距和排列方式，进行电极布设、供电和测量。
3. 数据处理：对采集到的数据进行整理、滤波和反演，得到地下电性结构图。
4. 解释与应用：结合地质资料和勘探目标，对地质问题进行解释和应用。
六、实训结果1. 成功完成了野外数据采集，采集到的数据质量良好。
7高密度电阻率法(4)
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
勘察领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。 这一讲的主要内容是学习高密度方法原理、野外工作方法技术、资
料解释及实际应用等方面。
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中国矿业大学
二、 高密度电阻率法的基本原理 1)．高密度电阻率法的装置形式 高密度电阻率法的电极排列原则上可以来用二极方式，
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1)．高密度电阻率法的装置形式 三电位电极系是将温纳四极、隅极及微分装置按一定方 式组合后所构成的一种统一测量系统。该系统在实际测量时， 只须利用电极转换开关、便可将每四个相邻电极进行一次组 合。从而在一个测点便可获得多种电极排列的测量参数。
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2)．高密度电阻率法的测量过程
N (60 3n)
n 1
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2)．高密度电阻率法的测量过程
总电极数： 测量层数： 每层序号： 每层点数：
N
N 1 nl int( ) 3 i
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总测点数： Ndot 2008.9
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nl
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一、 高密度电阻率法概述
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一、 高密度电阻率法概述
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一、 高密度电阻率法概述
关于阵列电探的思想早在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，这种设备没有充分发 挥高密度电阻宰法的优越性。 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、研制成了几种类型的仪器。近年来该方法先后在重大场
高密度电阻率法三种不同装置应用效果对比研究
高密度电阻率法三种不同装置应用效果对比研究收稿日期:20230321;修订日期:20230421;编辑:曹丽丽基金项目:中国地质调查局项目 新安江流域地下水资源调查评价 (项目编号:D D 20211571);中国地质调查局项目 胶东北海岸带与岛礁综合地质调查 (项目编号:D D 20220604)作者简介:李子永(1991 ),男,山东威海人,硕士研究生,主要从事地球物理勘探和数据处理工作;E m a i l :790006874@q q.c o m 李子永,张利峰,王小天(中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心,山东烟台 264000)摘要:高密度电阻率法作为一种阵列式电法勘探方法,通过改变供电㊁观测电极的排列方式,可实现多种排列装置进行数据采集的功能,具有低成本㊁高效率的特点,已广泛应用于环境地质㊁工程地质和矿产地质等领域㊂为探究在不同地质背景㊁勘探目标时,各排列装置应用效果的特点,本文选取温纳㊁偶极 偶极和施伦贝谢尔(剖面)三种装置,对其在水库坝体渗漏检测和地下水勘查中的应用效果进行对比,研究各排列装置的特点㊂结果表明,温纳装置在勘探深度方面有明显的优势,纵向分辨率高,施工效率高,数据拟合效果好,信噪比高,抗干扰能强;偶极 偶极装置横向分辨率高,水平方向异常更细化,施工效率较高;施伦贝谢尔(剖面)装置具有较高的横向与纵向分辨率,采集数据点多,获取地电断面信息更丰富,抗干扰能力较强,勘探深度较深,数据拟合效果较好㊂综合对比研究认为,施伦贝谢尔(剖面)装置适宜在水库坝体渗漏检测中推广使用;温纳装置具适宜在勘探第四系潜水含水层中推广使用㊂关键词:高密度电阻率法;温纳装置;偶极 偶极装置;施伦贝谢尔(剖面)装置;效果对比中图分类号:P 641.8 文献标识码:A d o i :10.12128/j.i s s n .16726979.2023.07.008引文格式:李子永,张利峰,王小天.高密度电阻率法三种不同装置应用效果对比研究[J ].山东国土资源,2023,39(7):4651.L I Z i y o n g ,Z HA N GL i f e n g ,WA N G X i a o t i a n .C o m p a r a t i v eS t u d y o nt h eA p pl i c a t i o nE f f e c t o fT h r e e D i f f e r e n tD e v i c e s o fH i g hD e n s i t y R e s i s t i v i t y M e t h o d [J ].S h a n d o n g La n da n dR e s o u r c e s ,2023,39(7):4651.0 引言高密度电阻率法是浅层地球物理勘探的主要方法之一[1],近年来已广泛应用于环境地质㊁工程地质㊁矿产地质和灾害地质等众多行业[23]㊂高密度电阻率法有多种观测装置,常用的观测装置有温纳装置㊁施伦贝谢尔装置㊁单极 单极装置㊁单极 偶极装置和偶极 偶极装置[45],不同观测装置的应用效果有不同的特点㊂目前已有诸多学者对不同观测装置的观测效果开展了研究工作,研究指出,在实际工作中要因地制宜地综合地质情况,选择合适的装置进行探测[67]㊂因此,如何根据不同的地质背景㊁施工条件和勘探目标选择合适的观测装置显得十分重要㊂本文针对水库坝体渗漏和地下水勘查任务,选用温纳装置㊁施伦贝谢尔(剖面)装置和偶极 偶极装置进行观测试验,对比3种观测装置的反演结果,给出各观测装置的优缺点,并从多个方面对比3种装置的不同之处,为高密度电阻率法在库坝体渗漏和地下水勘查任务的生产实践提供一定的参考㊂1 高密度电阻率法概述1.1 高密度电阻率法基本原理高密度电阻率法的基本原理与常规电阻率法相同,是以岩矿石的电阻率差异为基础[89],研究人工条件下稳定电流场在地下的分布规律,进而查明地下地质体及地质构造分布规律的一种电法勘探方法[1012]㊂作为一种阵列式勘探方法[13],高密度电阻率法具有低成本㊁高效率㊁采集信息丰富㊁抗干扰能㊃64㊃第39卷第7期 山东国土资源 2023年7月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.力强㊁适用范围广等优点[1415]㊂1.2 装置类型电阻率法勘探中将一定的电极排列方式称为装置类型,在电阻率法勘探中,根据不同的地质任务和不同的地电条件,需采用不同的装置类型㊂常用的观测装置主要有二极㊁三极和四极等装置类型,高密度电阻率法以此为基础,演变出十几种装置类型[16],各装置在探测深度㊁垂向和横向分辨率㊁断面数据覆盖范围和信息强度等方面各有特点㊂实际工作中,四极装置因不需要布设无穷远电极,可以压干扰,增强有效信号,应用较为广泛㊂本次工作主要研究温纳装置㊁施伦贝谢尔(剖面)装置和偶极 偶极装置的各自特点㊂1.2.1 温纳装置简介如图1所示,温纳装置是一种电极按A ㊁M ㊁N ㊁B 依次等间距排列的对称四极装置㊂测量时,AM=MN=N B =n a (A ㊁B 为供电电极,M ,N 为测量电极,n 为剖面层数,a 为电极间距),AM ㊁MN ㊁N B 逐点增大一个电极间距,得到第一条斜测深剖面;接着A ㊁M ㊁N ㊁B 同时移动一个电极,重复测量,得到下一条剖面;不断测量下去,得到一个倒梯形断面[1718]㊂温纳装置的视电阻率ρs =2πa әU MN /I1㊂由于测量电极在供电电极内部,温纳装置信号强度较高,具有较高的信噪比较,抗干扰性较强[1920]㊂图1 温纳装置示意图1.2.2 偶极 偶极装置简介如图2所示,偶极 偶极装置是一种电极按A ㊁B ㊁M ㊁N 依次等距排列的装置[21]㊂测量时,A B=MN=a ,B N=n a ,A B ㊁B M ㊁MN 逐点增大一个电极间距,得到第一条斜测深剖面;接着A ㊁B ㊁M ㊁N 同时移动一个电极,重复测量,得到下一条剖面;不断测量下去,得到一个倒梯形断面㊂偶极 偶极装置的视电阻率ρs=πa n (n +1)(n +2)әU MN /I1㊂由于测量电极在供电电极外部,一次电位幅度较小,对较小的异常体也有较好的灵敏度,但抗干扰能力较弱㊂图2 偶极 偶极装置示意图1.2.3 施伦贝谢尔(剖面)装置简介如图3所示,施伦贝谢尔(剖面)装置是一种电极按A ㊁B ㊁M ㊁N 依次等距排列的装置㊂测量时,MN 固定不动,AM=N B 按间隔系数由小到大逐次移动,得到第一条斜测深剖面;接着A ㊁B ㊁M ㊁N 同时移动一个电极,重复测量,得到下一条剖面;不断测量下去,得到一个倒梯形断面[22]㊂施伦贝谢尔(剖面)装置的视电阻率ρs =π(AMˑA N )MNәU MN /I1㊂相同剖面长度下,施伦贝谢尔(剖面)装置的观测数据点更密集,所以该装置具有更高的分辨率㊂图3 施伦贝谢尔(剖面)装置示意图2 应用实例对比为研究温纳装置㊁偶极 偶极装置和施伦贝谢尔(剖面)装置在实际应用中的效果和特点,分别在水库坝体渗漏检测和地下水勘查两个方面进行对比分析㊂高密度仪器采用武汉捷探科技公司生产的G T C E W 型常规电法工作站及专业电缆设备㊂仪器供电时长㊁停供时长均设为0.2s ,观测周期设为2个周期,供电电压大于400V ㊂按照仪器内置的温纳装置㊁偶极 偶极装置和施伦贝谢尔(剖面)装置㊃74㊃第39卷第7期 技术方法 2023年7月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.跑极方式分别采集观测数据并存储在仪器内㊂反演计算前,运用仪器配套的A5高密度二维预处理软件对观测数据进行预处理,剔除因电极故障和地表干扰等原因造成的畸变异常点[23]㊂采用R e s2s i n v软件对预处理后的数据进行反演计算,阻尼系数设为0.16,阻尼系数增长因子设为1.05,模型正演计算算法选择有限差分法,单位电极距节点数设为2节点,层厚度随深度增加系数设为1.1,采用最小二乘法对实测数据进行反演,分别计算三种装置的反演模型,得到对应的反演视电阻率断面图㊂2.1水库坝体渗漏检测中的应用研究区位于牟平区高陵镇东约1k m处某水库,工区坝体为小型土石坝,坝体长约240m,宽约6 m,经过多年的运行,坝体土壤㊁砂㊁砾石等第四系堆积物的孔隙一般处于饱水状态,存在渗漏的风险[24]㊂通常而言,渗漏点电阻率值会低于20Ω㊃m,含水的砂㊁砾等堆积物电阻率一般低于50Ω㊃m,不含水的基岩等电阻率一般高于100Ω㊃m㊂测线布置于坝顶边坡处,沿坝体走向布设,测线长240m,点距3m,测线方位130ʎ,共布置电极80根,观测层数为24层㊂坝顶地势平坦,无地形起伏,数据处理时无需进行地形校正㊂3种装置的反演模型视电阻率断面图如图4所示㊂1 坝体范围;2 渗漏隐患点;3 大坝排水洞图4水库坝体渗漏检测反演模型视电阻率断面图从图4可以看出,在同一剖面相同电极距相同供电条件下,观测层数均为24层时,各排列装置视电阻率反演结果的电阻率异常垂向变化规律比较一致,均能揭露坝体内部岩土体的垂向分层规律,呈现低阻 高阻的电性组合,在剖面36~201m间,浅部0~27m的电阻率值以中低阻为主,27m深部电阻率以高值为主,电阻率主要呈层状分布,两侧的电阻率梯度变化较为平缓;温纳排列与施伦贝谢尔排列的电阻率异常横向变化特征较为明显,在深度10~14m,剖面84m㊁141m㊁174m处圈出了3处明显的低阻异常区;施伦贝谢尔装置在剖面213m和222m处圈出两处低阻异常区,其位置与水库排水洞一致;偶极排列的电阻率异常横向变化特征与温纳排列与施伦贝谢尔排列并不相同,上述3处低阻异常特征不明显,低阻异常呈现 凹 字形㊂综合上述3种排列装置视电阻率反演效果的特点,在土石坝坝体渗漏检测应用中,施伦贝谢尔(剖面)装置的应用效果最优[5],温纳装置次之,偶极㊃84㊃第39卷第7期山东国土资源2023年7月Copyright©博看网. All Rights Reserved.偶极装置较差㊂以施伦贝谢尔(剖面)装置视电阻率反演断面图对水库坝体渗漏情况进行解释,土石坝坝体位于剖面60~195m ,深度0~15m 的区域,两侧为第四系沉积物,深部为基岩岩体,坝体由于多年的运行已处于饱水状态,在深度10~14m ,剖面84m ㊁141m ㊁174m 处存在3处低阻异常区,电阻率值低于20Ω㊃m ,电阻率特征与排水洞类似,推断3处低阻异常区为渗漏隐患点㊂2.2 地下水勘查中的应用研究区位于屯溪区傍霞村内,地表为第四系覆盖层,北邻新安江,根据地质条件及水文地质条件,研究区内红层泥岩分布广泛[25],将找水目标定为第四系松散孔隙水㊂研究区内,第四系松散沉积物电阻率高于100Ω㊃m ,含水砂层电阻率低于50Ω㊃m ,饱水红层泥岩电阻率低于10Ω㊃m ㊂本次测量工作测线长900m ,点距10m ,测线方位340ʎ,共布设电极90根,观测层数26层㊂工区内地势平坦,无地形起伏,数据处理时无需进行地形校正㊂3种装置的反演模型视电阻率断面图如图5所示㊂1 含水砂层位置;2 公路干扰图5 地下水勘查反演模型视电阻率断面图从图5可以看出,在同一剖面相同电极距相同供电条件下,观测层数均为26层时,各排列装置的视电阻率反演结果基本相似,视电阻率异常垂向变化规律比较一致,均能揭露地下地质体的垂向分布规律,地下地质体整体呈相对高阻 低阻 高阻 低阻的电性组合,浅部0~3m 电阻率以中高阻为主,3~20m 电阻率以低阻为主,20~65m 以高阻为主,65m 以深以低阻为主;温纳排列与施伦贝谢尔排列的电阻率异常横向变化特征较为相似,在剖面0~300m 主要为中低阻异常区,在剖面300~550m 主要为低阻异常区,其中剖面300~400m 及450~550m 深度20~65m 为两处高阻异常区,550m 至测线尾主要为中低阻;偶极排列的电阻率异常横向变化特征与温纳排列与施伦贝谢尔排列并不完全相同,上述的两处高阻异常形态更加细化,呈现为鞍形[6]㊂综合上述3种排列装置各自反演效果的特点,在此次地下第四系松散孔隙水勘查应用中[7],温纳装置的应用效果最优,施伦贝谢尔(剖面)装置次之,偶极 偶极装置再次之㊂以温纳装置视电阻率反演断面图对测线地下地层分布情况进行解释,0~65m 相对高阻区域为第四系覆盖层,0~3m 中高阻区为地表松散砂砾层,3~20m 低阻区为砂砾黏土层,20~65m 高阻区为大小不等㊁磨圆不同的卵石层,㊃94㊃第39卷第7期 技术方法 2023年7月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.电阻率升高至400Ω㊃m以上,65m深部低阻区为泥质红层,泥质红层孔隙度小,虽然表现为低阻异常,但含水性较差,测线距起点750m,深度50m 处,存在一处相对低阻异常,电阻率在10~ 30Ω㊃m之间,为孔隙度较大的砂砾层,推断为潜水含水层富水区㊂在水库坝体渗漏检测与第四系松散孔隙水勘查应用时,三种排列装置在分辨能力㊁施工效率㊁有效剖面长度和抗干扰能力等方面还是存在一些差异[8]㊂(1)在分辨能力方面,本次工作中温纳装置的抗干扰能力更强,纵向分辨率高,垂向地层分界线明显,异常的垂向分辨率高于横向分辨率;施伦贝谢尔(剖面)装置横向分辨率高,水平方向异常更细化,可较好地反映地层横向的地电结构特征;偶极装置横向分辨率更高,但水平方向异常形态更加复杂,不利于数据的解释,垂向分辨能力较差㊂(2)在施工效率方面,本次工作中在相同的供电条件下,采用相同电极距㊁电极数及观测层数时,温纳装置与偶极 偶极装置的数据采集时间要小于施伦贝谢尔(剖面)装置;可见温纳装置与偶极 偶极装置效率更高,施伦贝谢尔(剖面)装置效率较低㊂(3)有效剖面长度方面,本次工作中施伦贝谢尔(剖面)装置反演结果的深部剖面有效长度要明显大于温纳装置和偶极 偶极装置反演结果的深部剖面有效长度,可见水平方向上施伦贝谢尔(剖面)装置能够获取更多的深部地层地电结构特征信息㊂(4)抗干扰能力方面,在第四系松散孔隙水勘查应用中,测线在距剖面起点650m处横穿一条水泥路,因路面硬化问题影响附近电极供电和观测,偶极 偶极装置抗干扰能力较差,反演结果中仍能明显看到因公路干扰产生的虚假高值异常,温纳装置与施伦贝谢尔(剖面)装置抗干扰能力较强,反演结果中无明显的虚假异常㊂3结论从实际应用效果可以看出,由于温纳装置㊁偶极 偶极装置和施伦贝谢尔(剖面)装置的排列方式不同,观测跑极方式不同,导致在相同观测条件下对同一剖面的观测效果不尽相同㊂三种排列装置在水库坝体渗漏检测与第四系松散沉积层地下水勘探方面,都能取得较为理想的数据,能清晰地反映地下的地电特征分布规律,并且各排列装置的视电阻率反演断面图显示的异常体电阻率均与实际地下结构基本类似㊂从上述的应用效果可以看出,三种排列装置在应用效果上还是有差异和优劣的,温纳装置施工效率高,纵向分辨率高,抗干扰能力较强;偶极装置施工效率较高,横向分辨率高,水平方向异常更细化,异常形态更为复杂,异常解释难度较大,抗干扰能力较弱;施伦贝谢尔(剖面)装置具有较高的横向与纵向分辨率,采集数据点更密,获取地电断面信息更丰富,浅部抗干扰能力较强,但施工效率较低㊂综合考虑施工效率㊁纵向分辨率㊁横向分辨率㊁异常解释难度及抗干扰能力情况,温纳装置相较于另两种排列装置在勘探第四系松散孔隙水勘查中效果更明显,施伦贝谢尔(剖面)装置在水库坝体渗漏检测应用中效果更明显㊂在正式开展高密度电阻率法工作之前,应根据工作目标㊁探测深度㊁目标体规模㊁施工效率㊁地形条件及地质条件等情况具体分析,先进行不同排列装置的试验,根据试验结果对装置类型及工作参数做出合理的选择,从而实现勘探效果的最优化㊂参考文献:[1]杨磊,金维浚,尚彦军.电极布置方式对高密度电法探测分辨率的影响[J].地球物理学进展,2019,34(1):406411. 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[21]柳建新,曹创华,郭荣文,等.不同装置下的高密度电法测深试验研究[J].工程勘察,2013(4):8589.[22]梁学聪.高密度电法作常规联合剖面与施伦贝尔装置在寻找深部资源中的应用对比[J].世界有色金属,2020(7):288289.[23]田必林.高密度电阻率法数据平滑处理的分析研究[J].工程地球物理学报,2022,19(5):708715.[24]孔繁良,徐超,李军.高密度电法在新疆某水库大坝病险隐患探测中的应用[J].工程地球物理学报,2022,19(1):1620.[25]任妹娟,曹福祥.高密度电阻率法在红层区地下水勘查中的应用[J].中国西部科技,2009,8(5):5153.C o m p a r a t i v e S t u d y o n t h eA p p l i c a t i o nE f f e c t o fT h r e eD i f f e r e n tD e v i c e s o fH i g hD e n s i t y R e s i s t i v i t y M e t h o dL I Z i y o n g,Z H A N GL i f e n g,WA N G X i a o t i a n(Y a n t a iC e n t e ro fC o a s t a lG e o l o g i c a lS u r v e y i n g,C h i n aG e o l o g i c a lS u r v e y i n g,S h a n d o n g Y a n t a i264000, C h i n a)A b s t r a c t:A s a na r r a y e l e c t r i c a l e x p l o r a t i o n m e t h o d,h i g hd e n s i t y r e s i s t i v i t y m e t h o dc a nr e a l i z e t h e f u n c-t i o no f d a t a a c q u i s i t i o nw i t h v a r i o u s a r r a n g e m e n t d e v i c e s b y c h a n g i n g t h e a r r a n g e m e n t o f p o w e r s u p p l y a n d o b s e r v a t i o ne l e c t r o d e s.I t h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f l o wc o s t a n dh i g he f f i c i e n c y,a n dh a s b e e nw i d e l y u s e d i n t h e f i e l d so f e n v i r o n m e n t a l g e o l o g y,e n g i n e e r i n gg e o l o g y a n d m i n e r a l g e o l o g y.I no r d e r t oe x p l o r e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a p p l i c a t i o ne f f e c t o f e a c ha r r a n g e m e n t d e v i c e i nd i f f e r e n t g e o l o g i c a l b a c k g r o u n d s a n d e x p l o r a t i o n t a r g e t s,t h r e ek i n d so fd e v i c e s,s u c ha s W e n n e r,d i p o l e d i p o l ea n dS c h l u m b e r g e r(s e c t i o n) a r e s e l e c t e d i n t h i s p a p e r t o c o m p a r e t h e i r a p p l i c a t i o n e f f e c t s i n t h e s e e p a g e d e t e c t i o no f r e s e r v o i r d a ma n d g r o u n d w a t e r e x p l o r a t i o n,a n dt os t u d y t h ec h a r a c t e r i s t i c so fe a c ha r r a n g e m e n td e v i c e.I t i ss h o w e dt h a t W e n n e r d e v i c eh a so b v i o u sa d v a n t a g e s i ne x p l o r a t i o nd e p t h,h i g h l o n g i t u d i n a l r e s o l u t i o n,h i g hc o n s t r u c-t i o ne f f i c i e n c y,g o o dd a t a f i t t i n g e f f e c t,h i g hs i g n a l t o n o i s e r a t i oa n ds t r o n g a n t i i n t e r f e r e n c e a b i l i t y. T h e d i p o l e d i p o l e d e v i c eh a s h i g h l a t e r a l r e s o l u t i o n,m o r e d e t a i l e dh o r i z o n t a l a n o m a l i e s,a n dh i g h e r c o n-s t r u c t i o ne f f i c i e n c y.T h eS c h l u m b e r g e r(p r o f i l e)d e v i c eh a sh i g h e r t r a n s v e r s e a n d l o n g i t u d i n a l r e s o l u t i o n, m o r e c o l l e c t e dd a t a p o i n t s,r i c h e ro b t a i n e d g e o e l e c t r i c s e c t i o n i n f o r m a t i o n,s t r o n g e r a n t i i n t e r f e r e n c ea-b i l i t y,d e e p e r e x p l o r a t i o nd e p t h,a n db e t t e r d a t a f i t t i n g e f f e c t.I t i s c o n c l u d e d t h a t S c h l u m b e r g e r(p r o f i l e) d e v i c e i s s u i t a b l e t ob e a p p l i e d i ns e e p a g e d e t e c t i o no f r e s e r v o i r d a m,W e n n e r d e v i c e i s s u i t a b l e t ob e u s e d i ne x p l o r a t i o no f q u a t e r n a r y a q u i f e r.K e y w o r d s:H i g hd e n s i t y r e s i s t i v i t y m e t h o d;W e n n e rd e v i c e;D i p o l e d i p o l ed e v i c e;S c h l u m b e r g e r(p r o-f i l e)u n i t;e f f e c t c o m p a r i s o n㊃15㊃第39卷第7期技术方法2023年7月Copyright©博看网. 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高密度电阻率法在污染调查中的装置参数试验分析发表时间：2019-09-04T16:54:43.200Z 来源：《工程管理前沿》2019年10期作者：孙世龙胡超郭华王楠[导读] 为了了解装置参数对高密度电阻率法探测结果的影响，以某污染场地为例，在场地内选择典型污染剖面，江苏省地质环境勘查院，江苏南京 211100摘要：为了了解装置参数对高密度电阻率法探测结果的影响，以某污染场地为例，在场地内选择典型污染剖面，对比使用不同装置参数对高密度电阻率法探测结果的影响，最后选择适合该污染场地的装置参数组合。
结果表明，适宜本场地的高密度电阻率法装置参数为：供电电压采用240V，供电脉宽为0.5s，供电周期数为1，电极距为2m。
采用温施装置，其中最小隔离系数为1，最大隔离系数为30，温施间隔系数为3。
关键词：高密度电阻率法；污染调查；装置参数试验中图分类号：P631.3+4Device Parameters Analysis of High-density Resistivity Method in Pollution InvestigationSUN Shilong, HU Chao，WANG Nan（Environmental Geology Exploration Institute of Jiangsu Province, Nanjing 211100, Jiangsu）Abstract: In order to grasp the influence of device parameters on detection results of high-density resistivity method, selected a typical pollution profile in a contaminated site, compared results of high-density resistivity method with different device parameters. and chose a suitable combination of high-density resistivity method parameters for the contaminated site. The results showed that suitable high-density resistivity method device parameters for the site contained: supply voltage of 240V, power supply pulse width of 0.5s, number of power supply cycles of 1 and electrode distance of 2m. The best device was warming device with minimum application coefficient of 1, maximum isolation coefficient of 30 and temperature application interval coefficient of 3.Key words:high density resistivity method; contamination investigation; device parameter test1 引言随着地球物理勘探方法在污染场地调查上的逐渐发展，以高密度电阻率法为代表的物探方法在污染调查中有着显著的社会效益和经济效益。
[1-3]本文以某污染场地为例，在场地内选择典型污染剖面进行高密度电阻率法参数试验。
通过本文的研究，可以分析高密度电阻率法中的参数对测试结果的影响，提升高密度电阻率法应用的高效性和全面性，为今后类似场地的高密度电阻率法应用提供一定的理论依据，对无损快速勘探领域具有研究意义。
某污染场地占地面积约11.2万m2，地形平坦，微有起伏，地表主要分布植被和建筑垃圾，地面高程2.58~3.29m，地基土主要为灰色粉质粘土夹粉土。
典型污染剖面位于场地中部，近北东向，长度478m。
2工作机理电阻率法是一种传导类的地电勘探方法，它基于各种介质之间具有的导电性差异，根据观测和研究与这些差异有关的天然或人工电场的分布特征，达到探测场地污染等问题的目的。
[4]在污染场地内，进入土壤的污染物会使土壤的导电性和介电性发生改变，当污染物的浓度达到一定程度时，可以借助高密度电阻率法观测到土壤导电性的变化，这是高密度电阻率法在污染调查中的物性基础。
[5]在电阻率法工作中，一般是在地面上任意两点用供电电极A、B供电，在另两点用测量电极M、N测量电位差。
式（1）[6]为运用四极装置测量各向同性均匀半空间电阻率的计算公式：式中K被称作装置系数（或排列系数），它与各电极间的距离相关。
在野外工作中，确定装置类型和电极间距之后，K值就可以计算出来。
高密度电阻率法是电阻率法的一种，其在探测过程中一次布设多道电极（如90道或120道），通过电极转换器控制供电和测量电极转换。
[7]当排列电极的电极距不变，而记录点位置移动时，即为电剖面法，测地电横向变化；若排列电极的电极距变化，而记录点位置不变时，即为电测深法，测地电垂向变化。
高密度电法将电剖面法与电测深法进行结合并同步进行，一次性完成二维视电阻率剖面。
本次选择位于污染场地中部的典型污染剖面进行参数试验，试验参数包括供电电压、供电脉宽、供电周期数、电极距和装置类型，通过使用不同的参数分析其对测量结果的影响。
3 结果与讨论3.1供电电压供电电压的大小决定仪器测量的电压、电流大小，影响信号抗干扰能力，进而对视电阻率值计算产生影响。
试验在保持其他参数一样条件下，采用48V、240V、288V供电电压测量并计算电阻率。
计算供电电压为48V、240V、288V时电阻率均方相对误差分别为±0.24%、±0.16%、±0.11%。
可见供电电压的提高有利于抗干扰能力的提高，当供电电压超过240V时，供电电压对电阻率值影响可忽略。
3.2供电脉宽供电脉宽的大小是矩形波的宽度，对仪器测量的电压、电流的一致性有影响。
试验在保持其他参数一样条件下，采用0.3s、0.5s、1.0s、2.0s供电脉宽测量并计算电阻率。
计算供电脉宽为0.3s、0.5s、1.0s、2.0s时电阻率均方相对误差分别为±0.18%、±0.06%、±0.10%、±0.22%。
供电脉宽小于0.3s时，仪器无法读数，供电脉宽大于0.3s时，供电脉宽对电阻率值无规律性影响。
3.3供电周期数供电周期数的变化主要是改变测量次数，压制噪声干扰的影响。
试验在保持其他参数一样条件下，采用周期数1、2、3次测量并计算电阻率。
计算周期数为1、2、3时电阻率均方相对误差分别为±0.20%、±0.06%、±0.15%。
从试验结果中可以看出，供电周期数变化对电阻率值的影响较小。
3.4电极距电极阵列道数相同时，电极距越大，测量深度越大，分辨力越低。
综合场地测量深度和分辨力要求，本次电极距参数采用2m和3m进行对比。
对比测线位于典型污染剖面中部，采用90道电极，温施装置，最大隔离系数30，结果见图1。
由图1（a）、（c）实测电阻率等值线图，2m极距测量深度约28m，3m极距测量深度约38m；2m和3m极距相同区段电阻率值、等值线形态特征相似；2m极距在浅层、中层等值线异常特征更详细，如280～310m区段等值线形态变化较3m极距相同区段更复杂。
图1（b）、（d）为反演电阻率等值线图，2m和3m极距相同区段反演电阻率值、等值线形态特征大致相似；因为测量深度不同，两剖面底部异常特征差异较明显。
3.5装置类型在高密度电阻法测量中不同的装置类型对探测目标体的反映是不同的，在进行装置类型选择时要综合考虑探测目标、场地大小、探测精度和地形条件等因素。
本次装置类型试验采用温施装置、温纳装置、偶极装置、微分装置进行测量对比。
图2（a）、（c）、（e）、（g）分别为温施装置、温纳装置、偶极装置、微分装置实测电阻率等值线图。
对比可见温施装置、偶极装置测量深度相同，较温纳装置、微分装置浅；温施装置剖面底部同一深度数据量较其他装置多。
等值线异常形态上，温施装置与温纳装置相似，与偶极装置、微分装置差异很大；根据装置类型特征，温施装置、偶极装置实测等值线图可用于辅助异常划分、异常推断解释，而偶极装置、微分装置实测等值线图中异常的位置会发生偏移，无法直接应用。
图2（b）、（d）、（f）、（h）分别为温施装置、温纳装置、偶极装置、微分装置反演电阻率等值线图。
各装置类型反演电阻率等值线图形态特征大致相似，浅层为一中高阻异常带，在中高阻异常带以下为2个低阻区和2个高阻区相间分布。
各装置类型反演的异常区详细形态特征有较大差异，温施装置与温纳装置反演等值线特征相似，异常区与实测等值线对应较好；偶极装置与微分装置反演等值线特征相似，但深部异常区与实测等值线对比位置发生明显偏移。
因为偶极装置、微分装置反演异常的位置会发生较大偏移，试验装置类型宜选择对称四极装置；温纳装置实测电阻率等值线图形态特征简单，异常易区分，异常水平位置较准确；温施装置实测电阻率等值线图具有温纳装置形态特征简单，异常易区分，异常水平位置较准确的优点，而且数据采集量大、分辨力高、抗干扰能力强。
综合考虑异常位置准确、分辨力、抗干扰能力等因素，高密度电阻率法选择温施装置较好。
温施间隔系数为温施装置特有的参数，在增强抗干扰能力的同时，它通过改变接收电极距离变化的快慢，提高分辨能力。
图3（a）、（b）、（c）分别为温施间隔系数为1、3、5时，同一测线的测量结果。
对比各温施间隔系数测量结果，随温施间隔系数增大，装置横向分辨能力高；但温施间隔系数过大时，抗干扰能力减低，会产生假异常。
场地供电条件良好时，温施间隔系数设置为3可较好平衡横向分辨力和抗干扰能力。
4 结论通过高密度电阻率法参数对比试验和典型剖面测量结果可以看出，综合考虑抗干扰能力、测量时间、测量分辨力、测量深度等要求，针对本污染场地，高密度电阻率法的适宜工作参数为：供电电压采用240V，供电脉宽为0.5s，供电周期数为1，电极距为2m，采用温施装置，其中最小隔离系数为1，最大隔离系数为30，温施间隔系数为3。
由于高密度电阻率法具有定性和半定量的特征，因此通过高密度电阻率法参数对比试验可以提高现场测量效率，从而得出符合实际的场地污染特征解释结果，为今后物探方法在污染场地内的应用提供理论基础。