高密度电法-新解析

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为了使高密度电阻率法能够获得关于地电断面结构特征的丰富信息,且 考虑到提高工作效率,参数间可以互相转换,获得不同装置系统的地电断面 数据,我们以下可推导出不同装置视电阻率间的关系式。 当采用温纳四极 (AMNB),偶极(ABMN)及微分(AMBN)装置进行数据采集时, 由供电电极在测量电极间所产生的电位差有以下关系:
由于高密度电阻率 法可以实现数据的 快速采集和微机处 理,从而改变了电 阻率法勘探传统的 工作模式,大大地 提高了工作效率, 减轻了劳动强度, 使电法勘探的智能 化程度大大地向前 迈进了一步。图为 高密度电阻率法勘 探系统结构示意图。
一、高密度电阻率剖面法的 电极排列和测量方法
高密度电阻率剖面法的基本原理与 常规的电阻率法完全相同,仍是以岩土 体的导电性差异伏、探测任务以及探测精 度等因素的影响: (1)温纳四极在开阔地使用能获得最大的测量电位,并节省 外接电源,压制干扰,增强有效信号,它是公认的最稳妥的装 置;如果场地不允许,最好使用三极装置。三极装置比四极装 置将节省一半的场地。 (2)在众多装置中,偶极装置受地形影响最为剧烈,其次是 三极装置,四极装置受地形的影响较小,电测剖面形态比较好 判别。 (3)偶极排列灵敏度最高,温纳四极排列次之,微分排列最 次。 根据工作任务的要求、工地的地质条件及各种装置的特点, 将采用以温纳四极为主,其它三种为辅的排列装置对工区进行 勘查。
地表A点供电,在M、N点处的电位表达式,和地表B点供电在M、N点处的电位表达式:
MN间的电位差为 由此可得,对于非均勾大地温纳装置有 为温纳装置系数。
同理可得
点距为X,极距a=n· X(n为电极隔离系数)
高密度电阻率勘探系统,以地质矿产部机械电子研究所产 的仪器为例,由MIR—lc多功能直流电测仪和MIS-2程控多 路电极转换仪组成。该系统一条剖面可设60根电极,电极 隔离系数n从l到16,记录剖面为梯形断面,如图所示。
高密度电阻率法
常规电阻率剖面法由于其观测方式的 限制,不仅测点密度较低,而且也难以通 过电极排列的多种组合来研究地电断面的 结构与分布,因此一般电剖面法所提供的 地电断面结构特征的地质信息较为贫乏, 故无法对其结果进行综合处理和对比解释。 所以在城市工程地质调查中,常规电 阻率剖面法难以满足实际工作需要。
二、高密度电阻率剖面法资料整理与图示
(一)视电阻率参数及其计算 由于高密度电阻率法包括五种装置,故视电阻率参数 的计算包括
(二)比值参数及其计算
这里介绍两类比值参数:一类是直接利用三电位
电极系的观测数据进行组合;另一类则是用联合三极 的观测数据组合而成的。两种比值参数不仅具有以某
种更为醒目的方式再现原有异常特征,而且某些比值
随着电法勘探在水文地质和工程地 质勘察应用领域的不断扩展,对技术方 法提出了超浅层、超密度等一系列高难 要求。
要求电法勘探解决的问题,不仅有 第四系地质研究问题,也有基岩地质以 及近代和古代人文活动遗迹勘察等各个 方面的问题。
近年来,国内外研究和开展了 高密度电阻率剖面法勘探技术,该 方法具有较高的分辨力,可探测埋 深与直径之比大于10:1的地下洞穴, 在调查地下洞穴 ( 高阻或低阻的 ) 及 矿山废坑道等方面取得了较好的效 果。
高密度电阻率法是根据水文、工程及环境 地质调查的实际需要而研制的一种电阻率法观 测系统。与常规电阻率法相比,高密度电阻率 法在野外信息采集过程中可组合使用多种装置 形式,因而采集的信息量大,数据观测精度高, 在电性不均匀体的探测中取得了良好的地质效 果。
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 1 - 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。测量信号用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 对原始资料进行处理。
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剖面法反映地 下地质异常体赋存状况的能力。
高密度电阻率法实质上仍属直流电阻率法,基本原理与直流电 阻率法相同,不同的是它的装置排列是一种组合式的电极排列, 通常以多电位测量为主,即:温纳四极装里、偶极装置、微分 装置和联剖装置测量;各种装置测量的电极排列如图所示。
上述电极排 列即可联合 使用,也可 根据需要单 独使用
为了讨论方便,用 分别表示温纳装置(AMNB)、 偶极装置(ABMN)和微分装置(AMBN)的视电视率。多电位测量 中,通过供电电极 AB向地下供以 I安培的电流,在测量电极 MN 之间便可测量电位差,由电位差可计算其视电阻率。
显然,当供电电流一定时,三者间的阻抗关系为: 当引入视电阻率和装置系数后式后可以写成
从而有 对于三种电极距排列,其装置系数依次为
下标中一个是供 电电极的位置, 一个是测量电极 的位置
联合三极测深剖面装置实际上采用两个三极排列 AMN 和 MNB,另一共用电极c置于无穷远处。两个三极排列分别称为 A(AMN)排列和B(MNB)排列。 由此可知,高密度电阻率法实质上是上述五种装置组合 而成的一种统一测量系统。在实际测量时,只需利用电极转 换开关依次将A、B、M、N及C五个电极进行五种组合,这样在 一个测点上便可获得这五种装置的视电阻率测量参数。
高密度电阻率法是日本地质株式会社提出的,由于 高密度电阻率法可以实现电阻率的快速采集,并在现场 进行数据处理。从而改变了电法勘探传统的工作模式, 使其和地震勘探的野外工作方式类似,提高了工作效率, 减轻了劳动强度。高密度电阻率法在原理上仍属电 率法的范畴,但与常规电阻率法相比布置了较高的测点 密度,一次可以完成纵横二维勘探过程,所以观测精度 较高,数据采集可靠,获得地质信息丰富。
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