第五章 高密度电阻率法1

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 1.5.10：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。
图1.5.9 AB-M三极排列示意图
由于 所以
U


I 2 a

, U



I 6 a
, U



I 3 a
U
U
U
（1-5-7） 显然，当供电电流一定时，三者间的阻抗关系为：
R

R

R

，引入视电阻率及装置系数后， （1-5-7）
s
K

式可以写成
s
K


s
K


（1-5-8）
图1.5.7 联剖反装置排列示意图


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1.5.8： 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。
图1.5.8二极排列示意图
因此，当极距扩大时，反映不同勘探深度的测点数将依次 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。
图1 高密度电阻率法勘探系统示意图
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。
图1.5.12 MN-B排列示意图


三、三电位电极系测量装置 为获得地电断面结构特征的信息，三电位电极系是将等间
距的对称四极（α排列），偶极（β排列）及微分装置（γ 排列）按一定方式组合后所构成的一种测量系统。该系统 在实际测量时，只须用电极转换开关将每四个相邻电极进 行一次组合，便在一个测点上获得了三种电极排列的测量 参数。三电位电极系的电极排列方式如图（1.5.3、1.5.4、 1.5.5）所示。当点距设为x时，其极距 。为了方便，我们 把上述三种电极排列形式依次用 α、β、γ来代表。这里对 某一测点上的四个电极按规定做了三次组合。为了充分了 解和利用三电位电极系的测量结果，我们首先讨论三种电 极排列之间的关系。


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 1.5.9： 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。
图1.5.9 A-MN三极排列示意图
图1.5.11 AB-MN偶极排列示意图


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 1.5.12： 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。


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 1.5.9： 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。
图1.5.9 A-MN三极排列示意图
其中
K 6
偶极装置排列示意图
【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。
其装置系数 K 2 （11-2） 【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。
3．视参数及其计算 高密度电阻率法采用上述三电位电极系，其视电 阻率参数将包括
s 2 a

U
I

; s 6 a

U
I

; s 3 a

U
I

由于一条剖面上段测点总数是固定的，因此，当极 距逐渐扩大时，反映不同深度的测点数将依次减 少。当然，也可根据需要增设无穷远极，从而增加 联合三极测深的测量方式，这时相应的视参数为
高密度电阻率法数值模拟断面图----λ比值参数
1.5.2资料处理及模型实验
高密度电阻率法在一条剖面上可采集到不同装置及不同 极距的大量数据，将这些数据进行处理便可获得各种视参数 的等级断面图，也可直接根据断面上的数据分布绘成等值线 断面图。 • 一、数据处理 • 高密度电阻率法的数据处理是把所测得的视电阻率，经数据 格式转换、数据预处理、地形校正、正演和反演计算，最后 得到视电阻成像色谱图。把格式转换好的视电阻率，经数据 预处理消除坏点,保留数据较一致的数据点。并采用最佳拟 合法，给定一个初始地电断面，在初始断面上计算视电阻率 的理论曲线，将理论曲线与实测曲线作对比（拟合），通过 修改参数获得最佳拟合效果,即高密度电法反演成像色谱图。 根据现场实验和与其它资料对比分析，选择正演、反演计算 参数。
1.5.6 联剖正装置排列示意图
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1.5.7： 图1.5.8二极排列示意图 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。
探测效率和成功率，而且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。因此该探测方法与其它物探方法相比推广应用速度 极快，目前在金属与非金属矿产、地质构造、水文地质、 工程灾害地质、考古、岩溶洞穴景观资源等各领域得到 了广泛的推广应用，解决了诸多实际问题，产生了极大 的社会效益及经济效益。
二、高密度电阻率法常用装置
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：
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 11-3） 。其s 表达式为：
s K

U I
MN
（11-1）
( i , i 1) s (i )
A
s ( i 1)
A
s (i )
B
s ( i 1)
B
（4.7-7）
式中
s
(i )
与 s (i
1)
分别表示相邻两点同一极距的视电
阻率值，通常将计算结果示于第 i 点与第 i 1 点之间。
高密度电阻率法数值模拟断面图--Ts比值参数

A s
4 a
U
I
A
,
B s
4 a
U
I
B
利用三电位电极系的测量结果还可以计算两类 比值参数： 一类是直接利用三电位电极系数的测量 结果并将其加以组合而构成的； 另一类则是利用三 极测深的测量结果（即不同极距的 及 ）并将 其加以组合而构成的。 两种比值参数不仅能以更为 醒目的方式再现原有异常的特点， 而且某些比值参 数在一定程度上还具有抑制干扰和分解复合异常 的能力， 从而大大地改善了常规电阻率法反映地质 对象赋存状况的能力。 考虑到三电位电极系中三种视电阻率参数的异常 的分布规律，设计了下述比值参数
A s B s
T s (i )
s (i ) s (i )


（4.7-6）
Ts
比值参数综合了同一地电断面 和 两种视参数所
反映异常分布的相对关系， 因而用该参数所绘制的比值 断面图在反映地电结构的分布形态方面， 远较相应排列 的视电阻率断面图要清晰得多。 另一类比值参数是以联合三极测深的测量结果为基 础，其表达式为
第五章 高密度电阻率法

高密度电阻率法属于电阻率法的范畴，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， 高密度电阻率法具有数据采集密集、生产效率高、观 测精度高和分辨率高的特点，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，已经成为常规物探方法之一，另一方面 计算机数据处理与成像技术，又把大量烦琐的数据计 算、成像处理变得极为快速准确，极大的提高了
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 11-5：其s 表达式为
s K

U MN I
（11-5）
式中： K 3
（11-6）
微分装置排列示意图
【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。



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 1.5.11：图1.5.11 AB-MN偶极排列示意图图1.5.12 MNB排列示意图 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。
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。 其具体工作如图1所示：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。由于岩土剖面的测点总数是固定的，
由上式得到
s

K K

s

K K
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s

（1-5-9）
当三电位电极系的极距为 a 时，上述三种电极装置 系
6 a , K
数

依
次
为
：
K

2 a , K

3 a
，于是（4.7-4）式写成
s

1 3
s

2 3
s

（1-5-10）
可见，当已知其中任意两种电极排列的视电阻率 时，通过（1-5-10）式便可计算第三种电极排列的电 阻率。
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 11-4： 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 MN I
（11-3） （11-4）


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 1.5.6：图1.5.5 微分装置排列示意图 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。