高密度电法-新资料.ppt

* 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。 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。 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。 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为物理依据的一类电法勘探方法。 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。 装置的选取受场地大小、地形起伏、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。 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