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1、高密度电法及其在工程与环境中的应用,华北水利水电学院,地球物理勘探,是一种重要的工程物探方法以地下岩土介质的电性差异为基础主要是观测研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律主要用于水文、工程和环境地质调查,1 高密度电法及其在工程与环境中的应用,1.1 高密度电阻率法概述,1 高密度电法及其在工程与环境中的应用,1.1 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快速和自动采集，当将测量结果送入电脑后，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。,1.1 高密度电
2、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：电极布设一次性完成，减少因电极布置而产生的故障和干扰 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 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 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,1.1 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
3、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。主要内容是学习高密度方法原理、野外工作方法、数据采集、资料解释等方面。,电阻率法勘探都是要将所测的电流或电压值换算成电阻率值，但是只有当地面为无限的水平面，并且地下充满均匀各向同性的导电介质的条件下才可以得到大地的真电阻率值，在
4、实际工作中，地形往往起伏不定，地下介质也不均匀，各种岩石相互重叠，断层和裂隙纵横交错，或者有矿体充填其中。这时候经过测量所得的电阻率不是目标电阻率，我们称为视电阻率,1.2 高密度电阻率法的基本原理,视电阻率虽然不是岩石的真电阻，但却是地下电性不均匀体和地形起伏的一种综合反映。故可利用其变化规律发现和勘查地下目标，达到解决工程地质问题的目的。高密度电阻率法实际上是多种排列的常规电阻率法与资料自动反演处理相结合的综合方法，它仍然是以岩土体导电性差异为基础的一类电法勘察，只不过电极布设一次完成，能有效进行多种电极排列方式的测量，如温纳装置，施伦贝射装置，偶极偶极装置等，从而可以获得较丰富的地电结构
5、信息，数据的采集基本实现自动化。,1.2 高密度电阻率法的基本原理,高密度电法实际上是一种阵列勘探方法，它在二维空间内研究地下稳定电流场的分布，野外测量时，将数十个电极一次性布设完毕，每个电极既是供电电极又是测量电极。通过程控式多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，从而完成野外数据的快速采集。当电极捧列间距为x时，测量电极距anr依次取nl，2，每个极距依固定的装置形式逐点由左至右移动来完成该投距的数距采集。对某一极距而言，其结果相当于电阻率剖面法，而对同一记录点处不同极距的观测又相当于一个电测深点。,1.2 高密度电阻率法的基本原理,1.2 高密度电阻率法的基本原理,（1）垂
6、向直流电测深原理直流电测深法是研究指定地点岩层的电阻率随深度变化的一种物探方法。该方法是在地面上以测点为中心，从近到远逐渐增加观测装置距离进行测量，根据视电阻率随极距的变化可划分不同的电性层，了解其垂向分布，计算其埋深及厚度。（2）电测剖面原理电测剖面法就是在供电和测量电极保持一定距离，按一定的探测深度，沿着测线方向逐点进行观测，获得电阻率曲线，以此反映一定深度内电性层的变化情况，即电阻率剖面法是研究岩层电阻率在一定深度范围内的水平方向上物性变化的探测方法。,1.2 高密度电阻率法的基本原理,1.3 高密度电阻率法的测量过程,1.3 高密度电阻率法的测量过程,DUK-1探测系统测试记录仪,DU
7、K-1探测系统电极控制仪,1.3 高密度电阻率法的测量过程,高密度电法野外观测示意图,1.3 高密度电阻率法的测量过程,1.2 高密度电阻率法的测量过程,首先布好电极，再接上大线，连好仪器上的对应连线。具体操作分两步：先打开多路电极转换器开关，再打开主机开关，如发现多路转换器显示器出现MN对应数据跳动不停时，再应分别接主机复位键和多路转换器复位键一次，此现象即可消除。,开关显示主菜单,(一)先操作多路转换器：在主菜单的提示下：1)输入参数键入1(INPUT)再键Y键输入有关参数：首先输入通道电极总数，如SW=60，再按Y键。输入起始电极数如CHO=1，再按Y键输入测线上有效电极数，如CH=50
8、，再按Y键输入最小间隔系数(最小层数，如Min=1)，再按Y键输入最大间隔系数，如Max=16，为16层，再按Y键，显示：,1.3 高密度电阻率法的测量过程,(二)按住模式键，同时打开仪器电源开关按数字键2，选中高密度电法DUK-2A，如果您要选择四极法，请选择模式一，按模式键，再“回车”，再按数字键1，再“回车”，再按数字键1，再“回车”，便进入设置工作参数环境，屏幕显示如下：,1.3 高密度电阻率法的测量过程,1.3高密度电阻率法的测量过程,(三)测量：分为接地电阻的测量和采集数据的测量1、测量接地电阻：主机和多路电极转换开关参数设置完后，已处在待机状态。为了保证测量采集数据稳定可靠、正确
9、，必须对电极的接地情况及大线、电极、仪器三者之间连接，必须可靠性必须在测量前，检测接地电阻2、测量：首先将多路电极转换器复位，即按复位键，进入主菜单温纳剖面模式：选择Worte1，按数字键3，再按Y键再按主机测量键,1.3高密度电阻率法的测量过程,对称四极装置方式（WN）：,它的电极排列规律是（对于60道）：A，M，N，B（其中A，B是供电电极，M，N是测量电极），AM=MN=NB为一个电极间距，随着间隔系数n由n（MIN）逐渐增大到n(MAX），四个电极之间的间距也均匀拉开。该装置适用于固定断面扫描测量，其特点是测量断面为倒梯形电极排列如下：,数据接收与格式转换软件BTRC2004,1.4 高密度电阻率法数据的采集,瑞典高密度软件,1.5 高密度电阻率法数据的资料解释,处理效果图如下所示,1.5 高密度电阻率法数据的资料解释,
