城地1301——电阻率法讲解.docx

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 地下结构和管线检测与维护 题 目 电阻率法检测 学生姓名 杨晨智 刘濛 高远 黄尘 范钊 范志伟 谭隆婷 指导教师 周子龙 学 院 资源与安全工程学院 专业班级 城地1301 完成时间 2016年10月  目录 一、电阻率法基本原理和工作方法 3 1.1高密度电阻率法的基本原理 6 1.2高密度电阻率法的工作方法 7 二、电场与大地电阻 10 三、电极排列方式 11 四、电阻率法的应用 13  一、电阻率法基本原理和工作方法 是根据岩石和矿石导电性的差别，研究地下岩、矿石电阻率的变化，进行找矿勘探的一组方法。它是用直流电源通过导线经供电电极（A、B）向地下供电建立电场，经测量电极（M、N）将该电场引起的电位差△‰引入仪器从而进行测量 (一)地电断面及其基本模型 1地电断面的概念 岩、矿石电阻率对地中电磁场分布性质产生很大影响。而电阻率参数是根据电磁场观测结果确定的，在一般情况下，探查组成大地的各种岩石的电阻率分布情况是电法勘查的基本任务。 本文以高密度电阻率法作为代表举例说明。 通常都用一个术语——地电断面来称呼。地电断面是按电阻率差异来划分的断面。显然，地球真正的地电断面是一个非常复杂的问题，所以，实际利用的是地电断面的简化模型，其中主要的是一维模型、二维模型和三维模型 2地电断面的基本模型 一维模型是广泛使用的模型。在一维模型范围内，实际不均匀的大地断面用水平均匀断面代换。在水平均匀断面内，电阻率ρ仅是深度Z的函数，即ρ＝ρ（z）。一维模型如图6.1.1所示。 图6.1.1(a)是Z=0时导电大地与不导电(ρ空气=∞ )的大气有共同边界，组成大地的岩石电阻率值不变且向下无限延伸，这是一维模型最简单的情况。 图6.1.1(b)是实际上用得最多的、是由有限数目均匀水平层组成的一维模型 。图6.1.1(b)中的ρi（ｉ＝１，２，…,n-1,n, n为电性层的顺序)和hｉ分别 为第i层的电阻率和厚度，hｎ→∞ 在实际工作中可以有二层、三层或更多层的地电断面，例如，二层地电断面中包含厚度有限的一个电性层，其下伏为厚度无限大的基底层，如图6.1.2所示。而电阻率ρ１和ρ２之间关系只有两种类型：G型ρ１＜ρ２和D型ρ１＞ρ２ ? 三层断面是由位于厚度无限大的基底层上面的厚度有限的二个电性层组成，在这个模型中，ρ１、ρ2和ρ３之间有四种关系，根据这些关系，三层断面分为以下四种类型 ： ? A型： ρ１＜ ρ２＜ρ３； ? K型： ρ１＜ ρ２＞ρ３； ? H型： ρ１＞ ρ２＜ρ３； Q型： ρ１＞ ρ２＞ρ３ 不难看出，随着断面中层数n的增加，断面的类型数按 2ｎ－１成比例增加。 实际上，在建立所有电法的理论基础时，都利用上面描述的水平均匀层状断面模型。但是，实际的大地地电断面电阻率ρ 的分布特点往往呈横向(水平)不均匀性。把电阻率水平分布不均匀的地电断面模型分为两种类型：二维模型和三维模型。 (二)视电阻率的概念及电阻率法的实质 1、均匀大地电阻率的测定 在地表水平、地下半空间被导电性均匀、各向同性的岩石所充满的特定条件下，若通过地面的点电流源A(+)和B(-)向地下供入电流强度I时，根据点源电场的基本公式，很容易写出地面任意两点M和N处的电位 M、N两点之间的电位差为： ? 将上式移项后，得： AM、AN、 BM、BN分别为各电极间的水平距离。 各个电极位置的几何关系通常用装置系数K表示，即 于是(6.1.1)式简化为： 实际工作中，点源A、B是通过一对供电电极将电流I供入地下，M、N两点通过一对测量电极与观测电位差的仪器相接；并统称A、B和M、N分别为供电电极和测量电极。 1.1高密度电阻率法的基本原理 高密度电阻率法是常规电阻率法的一个变种,就其原理而言,与常规电阻 率法完全相同,仍然以岩、矿石的电性差异为基础,通过观测和研究人工建立的 地下稳定电场的分布规律来解决水文、环境和工程地质问题的。 高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法,是多种排列的常规电阻率法 与资料自动处理相结合的一种综合方法。现场测量时,只需将全部电极布设在一 定间隔的测点上,测点的密度较常规电阻率法小,一般1m一10m。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 的电极自动转换装置,它可以根据需要自动进行电极装置形式、电极距及测点的 转换。测量信号通过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。将数据回放到微机便可按给定程序对原始资料进行处理,图1.2.1 为高密度电阻率法勘探系统结构示意图。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,从而改变了电法勘探的传统工作模式,大大提高了工作效率, 减轻了劳动