7高密度电阻率法(4)

11)浅层矿产勘查
12)基岩裂隙带探测 13)土木工程调查 14)土壤含盐度和水质调查 15)高应力地基勘探 16)地下结构如隧道等勘查
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2008.9
N (60 3n)
n 1
15
2008.9
中国矿业大学
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
ni N 3 i
总测点数： Ndot 2008.9
( N 3 i)
n 1
nl
中国矿业大学
由于这两种电极排列在同一地电体上所获视参数总是具有相反 的变化规律，因此用该参数所绘的比值断面图，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和明确的多。
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2. 3
高密度电阻率法勘探仪器
1）、对电测仪器的一般要求 （1）．灵敏度高、测量范围大
在地表的投影位置。
2008.9
中国矿业大学
2.3.4 高密度电阻率法的实际应用
煤田采空区探测中的应用 地下水调查 铁路、公路的地基勘查 圈定地层岩性边界 垃圾掩埋场淋漓范围的勘测 古墓勘察 污水管道的探测
中国矿业大学
1) 3) 4) 5) 6) 7) 8)
2008.9
9)水库、河流堤坝渗漏情况的无损检测 10)矿山采空区勘探
2008.9
中国矿业大学
2.3.3 高密度电阻率法的资料解释
1）统计处理方法 统计处理方法原则上适用于三电位电极系中各种电极 排列的测量结果，只是在考虑视电阻率的参数图示时，由 于偶极和微分两种排列形式的异常和地电体之间具有较复 杂的对应关系．因此，一般只对温纳四极排列的测量结果 进行统计处理。统计处理包含以下内容： （1） （2） （3） （4）
2)．高密度电阻率法的测量过程
动态演示
高密度电阻率法测点分布示意图
2008.9
中国矿业大学
2)．高密度电阻率法的测量过程
说明：
① 点距x的选择主要依据勘探的详细程度（1～10米）。 ② 最大电极距 a nx 的大小，取决于预期勘探深度；隔离系数n一般不超 过10。 ③ 无穷远极C要求CO＞（3～5）AO.
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。
2008.9
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，
2008.9
中国矿业大学
（2） 极距的确定
极距取决于地质对象的埋藏深度。高密度电阻率法的探测深度 与电测深的探测深度理论上是一致的。在三电位电极系的极距设计
a n.Dx ,其中 n 为隔离系数，可以由1改变到15或更大，也可 任选， Dx 为点距。
为
（3） 测点的分布
高密度电阻率法由于地表电极总数是固定的，因此，随着隔离 系数的增大，测点数便逐渐减少，当 n =1~15变化时，对于60根电 极而言，一条剖面的测点总数可由下式计算：
2008.9
中国矿业大学
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。
2008.9
中国矿业大学
2)．高密度电阻率法的测量过程
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 能有效的进行多种电极排列方式的扫描测量，团而可以 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，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。
2008.9
中国矿业大学
一、 高密度电阻率法概述
2008.9
中国矿业大学
一、 高密度电阻率法概述
2008.9
中国矿业大学
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
中国矿业大学
2. 4 野外工作方法技术 1）测区的选择和测网的布设
地球物理工作的测区一般是由地质任务确定的，测区
选择所应遵循的原则大体上都是一样的。但是对主要应用
于工程及环境地质调查中的高密度电法而言。按地质任务 所给出的测区往往是非常限定的，我们只能在需要解决工 程问题的有限范围内来选择测区和布设测网，可供选择的 余地往往是很少的，这是一般工程物探经常遇到的情况。
施工过程为：先以固定间距x沿测线布置若干根电板，这些电 对每一个取定的活动电极间距a，将两两相距为a的四根电极经 电极转换开关连接到仪器上，通过电极转换开关换接电极，一
极在整个测量过程中固定在原处不动；取a=nx (n=1，2，3，...)，
次完成各种装置形式的电阻率测量(各装置形式的记录点均选在
电极排列的中点)；一个测点的全部测量完成后，将整个电极排 列向前移动一个x距离，然后进行下一测点的观测，这种过程重 复进行，直到活动电极间距为a的整条剖面全部测完为止。活动 电极间距为a=(n+1)x的剖面测量与此相同。
2008.9
滑动平均； 计算统计参数：均值、方差； 计算电极调整系数； 视参数分级。
中国矿业大学
1）统计处理方法 统计处理结果一般采用灰度图来表示，由于它表征了 地电断面每一测点视电阻率的相对变化，因此该图在反映 地电结构待征方面将具有更为直观和形象的特点。
2008.9
resistivity section
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
② 比值参数Ts：
另一类比值参数是直接利用三电位电极系的测量结果 并将其加以组合而构成的，考虑到三电位电极系中三种视 参数的分布规律，我们选择并设计了以偶极和微分两种电 极排列的测量结果为基础的一类比值参数。
b rs (i ) TS (i ) g rs (i )
高密度电阻率法是集测深和剖面法于一体的一种多装置、多极距 的组合方法，它具有一次布极即可进行多装置数据采集以及通过求取 比值参数而能突出异常信息的特点 。
2008.9
中国矿业大学
一、 高密度电阻率法概述
高密度电阻率相对于常规电阻家法而言、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
高阻,煤层呈中到相对高阻,灰岩层和未开采煤层横向较均匀
且分布范围一般很大,充水的巷道呈低阻但范围很小。地表 通过不同电极距的布设可采集到反映地下不同点、不同深度 的视电阻率值,而视电阻率值即蕴含着各种地质体的分布信 息,采用计算机对数据进行处理、影像成图和综合分析解释,
即可确定出地下采空区和巷道的大小、形状、分布范围以及
2008.9
中国矿业大学
2)．高密度电阻率法的测量过程
由于一条剖面地表测点总数是固定的，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。我们把 三电位电极系的测量结果置于测点下方深度为a的点位上。 于是，整条剖面的测量结果便可以表示成—种倒三角形的 二维断面的电性分布
2008.9
中国矿业大学
即当依次对某一电极供电时，同时利用其余全部电极依改
进行电位测量，然后将测量结果按需要转换成相应的电极 排列方式。这虽然是一种很好的设计方案，但由于必须增
设两个无穷远极、给实际工作带来很大不便。其次，当测
量电极逐渐远离供电电极时，电位测量幅度变化较大、需 经常改变电源．不利于自动测量方式的实现。因此，我们 在方法设计中采用了三电位电极系。
（2）．抗干扰能力强
（3）. 输入阻抗高 （4）．较高的稳定性
2008.9
中国矿业大学
2. 1 高密度电阻率法概述
2008.9
中国矿业大学
3）、电阻率法的主要装备
除了测量仪器外，电阻率法的野外工作尚须如下设
备：供电电源、供电电极、测量电极导线及线架等。
4）、当前主要的电阻率仪器（厂家）
2008.9

对于活动电极间距 a n x 的观测剖面，各装置形式 的视电阻率公式，分别为：
a D r sa 2pa U I b D r sb 6pa U I
g D U r sg 3pa I B D U r sB 4pa I
DU A r 4pa I
A s
2008.9
中国矿业大学
（1） 视电阻率参数
2008.9
中国矿业大学
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
ni N 3 i
总测点数： Ndot 2008.9
( N 3 i)
n 1
nl
中国矿业大学
3)．视参数及特点
（1） 视电阻率参数
中国矿业大学
（2）比值换算方法
比值换算是想改善测量结果对地电结构的分辨能力， 前面我们给出了两种比值参数并讨论了它们的基本特性， λ参数对局部低阻体分辨能力强，而T参数对局部高阻体 的分辨能力强。
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
该区采用高密度电阻率法测量的物性前提,是利用组成 地下介质层间的电性差异:采空区和巷道为特高阻,灰岩层为
r sA (i) r sA (i 1) (i, i 1) B / B r s (i) r s (i 1)
反映了沿剖面水平方向的变化率。下图为表征比值 参数λ在反映地电结构能力方面所作的模拟实验，视电 阻率断面团只反映了基底的起伏变化，而λ比值值断面 团却同时反映了起伏基岩中的低阻构造。
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2008.9
中国矿业大学
2）装置形式及参数的选择
（1）．装置的选择
高密度电阻率法采用了三电位电极系，电极排列方式
有：温纳四极排列；联合三极排列；偶极排列和微分排列。
上述电报排列既可联合使用，也可根据需要单独使用，此
外，当进行单孔或跨孔电阻率成像的数据采集时，二极法 供收方式往往成为最经常使用的电极排。
高密度电阻率法
刘志新 中国矿业大学资源学院 二零一二年三月
一、 高密度电阻率法概述
高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。野外测
量时只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上，然后利 用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的决 速和自动采集，当将测量结果送入微机后，还可对数据进 行处理并得出关于地电断面分布的各种图示结果。
中国矿业大学
图1 RESECS II高密度电法仪对福州市八一水库活 断层剖面 （中科院地质、地球物理研究所，白登海资料）
2008.9
中国矿业大学
图2 RESECS II 探测涿州垃圾场污染范围
2008.9
中国矿业大学
铁路路基检测
2008.9
中国矿Leabharlann Baidu大学
L4 测 线 电 阻 率 剖 面 图
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 L/m -2 100 80 -6 -6 40 -10 -10
各装置形式的视电阻率之间的关系为：
rs (r r )
1 2 A s B s
a a
rs rs rs
1 3 2 3
b
g
r s 3r s 2 r s
g
1 2
b
a
g b
r s (3r s r s )
2008.9
中国矿业大学
a
（2） 视比值参数
高密度电阻率法的野外观测结果除了可以绘相应电极 排列的视电阻率断面图外，根据需要还可以绘制两种视比 值参数团。其中一类比值参数是以联合三极测深的观测结 果为基础，其表达式可以写成： ① λ 参数