電阻率法的基本原理精選(九篇)

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第1篇：電阻率法的基本原理范文

關(guān)鍵詞：高密度電法；斷層；鉆孔

中圖分類號：61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

高密度電法具有小點(diǎn)距、數(shù)據(jù)采集密度大、施工效率高和分辨率高的特點(diǎn)，在工程地質(zhì)、管線探測、物探找水、巖溶及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等工程地質(zhì)勘察中已逐漸成為常用的方法。

1 高密度電法概述

1．1 基本原理

高密度電法是20世紀(jì)80年代在常規(guī)電法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型陣列勘探方法，它是基于靜電場理論，以探測巖土介質(zhì)的導(dǎo)電性差異為前提進(jìn)行的，通過觀測和研究人工建立的地下穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律從而來解釋地下地質(zhì)問題。高密度電法進(jìn)行二維地電斷面測量，兼具剖面法與測深法的功能。能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。高密度設(shè)置了較高的測點(diǎn)密度，儀器利用多路電極轉(zhuǎn)換裝置，自動實(shí)現(xiàn)多種電極排列和多參數(shù)測量，一次可完成縱、橫二維的勘探過程，既能反映所探地質(zhì)體在某一深度上沿水平方向巖性變化，又能反映其在垂直方向不同深度上的巖性變化規(guī)律，獲取的地質(zhì)信息豐富，探測精度高。因此在工程地質(zhì)勘探中得到了越來越多的應(yīng)用。

1．2 工作流程

高密度電法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由主機(jī)、多路電極轉(zhuǎn)換器、電極系三部分組成。多路電極轉(zhuǎn)換器通過電纜控制電極系各電極的供電與測量狀態(tài);主機(jī)通過通訊電纜、供電電纜向多路電極轉(zhuǎn)換器發(fā)出工作指令，向電極供電并接收、存貯測量數(shù)據(jù)。其具體工作流程見圖1所示。

高密度電阻率法工作時，其供電電極與測量電極是一次性布設(shè)完成的。通常情況下，經(jīng)由儀器的電極轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，排列中的某兩根電極既作為供電電極AB，在下一組組合測量時又要作為測量電極MN。我們在工作時，總希望探測深度要深(即AB要大)，又不會漏掉小的異常體(即MN要小)。要提高橫向分辨率，就要犧牲它的探測深度，反之亦然。所以在設(shè)計極距時，既要充分考慮探測深度，又要兼顧橫向分辨率。

1．3 資料處理

高密度電法的數(shù)據(jù)處理主要包括兩大部分，即數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)反演處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括:編輯視電阻率值，對突變點(diǎn)和噪聲引起的畸變數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除;對由多個測量斷面組成的剖面進(jìn)行拼接，把各電極所對應(yīng)的平面坐標(biāo)添加到數(shù)據(jù)文件中。對于地形起伏較大的剖面，把高程坐標(biāo)添加到數(shù)據(jù)文件中，以備反演處理時進(jìn)行地形校正處理;反演處理主要包括：根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料建立初始的二維地電模型，選擇反演參數(shù)等，然后采用最小二乘法進(jìn)行反演計算，查看反演結(jié)果，最后進(jìn)行地形校正，獲得最終的地下地電斷面，用于地質(zhì)解釋。

2 高密度電法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

2．1 高密度電法在地下空洞探測的應(yīng)用

目前越來越多的工程建設(shè)項(xiàng)目遇到地下采空區(qū)的探查問題。地下采空區(qū)引起的地面沉陷，是工程建設(shè)的隱患，已成為一種較典型的地質(zhì)災(zāi)害問題，查明地下采空區(qū)的埋深及分布范圍，對地下采空區(qū)的處理就顯得十分重要。本勘查區(qū)內(nèi)主要巖層的電性特征為:上層第四系主要為黃土層，電阻率值較高，下層煤系地層呈相對低阻層。煤層被開采后，隨著時間的推移，采空區(qū)上方巖層在重力作用下發(fā)生塌陷，造成煤層上覆巖體失去原有的平衡狀態(tài)，首先破壞了巖石的完整性和連續(xù)性，致使巖層破碎和出現(xiàn)大量的空隙和裂隙，故該處電阻率會偏高于完整巖石處的電阻率。對采空區(qū)進(jìn)行了灌漿處理后，則采空區(qū)部分的電阻率會明顯低于周圍完整巖石的電阻率，表現(xiàn)出一定的低電阻率特征，如圖2所示。由以上分析可知，測區(qū)內(nèi)各地層及巖層之間均有明顯的電性差異，標(biāo)示了注漿體的綠色及淡綠色部位即為勘察目的層位。

2．2 高密度電法在地下管線探測的應(yīng)用

由于早期城市地下管錢網(wǎng)未進(jìn)行合理規(guī)劃，加之大多地下管線規(guī)劃圖紙遺失，等后期進(jìn)行城市地下管線網(wǎng)改造時就很難準(zhǔn)確知道地下管線的具置，施工時就會不可避免地發(fā)生事故，影響施工進(jìn)度。所以，在市內(nèi)進(jìn)行開挖工程前，能夠明確城市地下管線的情況是非常重要的。高密度電法對地下管線的探測具有較好的應(yīng)用效果。普查區(qū)內(nèi)埋有地下輸水管道，由于輸水管道為金屬，加之管道內(nèi)流體均為低阻良導(dǎo)體，故在電性上與周圍土層有明顯的電性差異，具備地球物理勘探的前提條件。垂直管線剖面進(jìn)行了三次高密度電法測量，對資料數(shù)據(jù)反演處理后得管線探測電阻率斷面圖，如圖3所示。通過對連續(xù)測量的三個電阻率剖面的分析，能明顯確定需要勘查的管線位置，在斷面圖上表現(xiàn)了圓形剖面并呈現(xiàn)出連續(xù)性。通過開挖，其測試結(jié)果得到證實(shí)，開挖結(jié)果和解譯結(jié)果一致。

2．3 高密度電法在堤防隱患探測的應(yīng)用

高密度電法在堤防隱患探測的應(yīng)用具有較好的效果。當(dāng)?shù)谭来嬖陔[患時，如不能明確其存在位置，會給防洪防汛帶來巨大的壓力，甚至?xí){周圍人民群眾的生命安全。所以，能有效的探測并排除提防隱患是非常重要的。本次勘查黃河某處堤防隱患，電祖率斷面圖如圖4所示。通過對實(shí)測電阻率數(shù)據(jù)反演處理后，顯示出堤內(nèi)裂隙的位置及深度，對堤防隱患的治理指明了方向。

結(jié)語

本文介紹了高密度電法的原理及勘探特點(diǎn)，該勘探方法具有測量信息豐富、對地下地質(zhì)體分辨能力高的優(yōu)點(diǎn)。在對地下空洞、地下管線及堤防隱患工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用是可行的，并能取得較好的應(yīng)用效果。同時，由于某些勘查工程受地質(zhì)地形影響較大，在一定程度上影響勘探測量的精度，所以，結(jié)合勘察區(qū)域的地質(zhì)及其他資料，勘探的準(zhǔn)確度會更高。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧居智，劉慶成，莫撼．高密度電阻率法在水壩隱患探測中的應(yīng)用[J]．工程勘察，2002（6）．

[2]劉康和，等．高密度電阻率法的試驗(yàn)[J]．勘察科學(xué)技術(shù)，1992（2）．

[3]董浩斌，王傳雷．高密度電法的發(fā)展與應(yīng)用[J].地學(xué)前緣，2003，10（1）．

第2篇：電阻率法的基本原理范文

Abstract： EH4 electromagnetic image system， developed jointly by the famous American Geometrics and EMI， electromagnetic system is a kind of double source type. At present， it is widely used in metal minerals prospecting， railway， highway tunnel survey， and water resources survey and so on. This paper introduces the working principle of the EH4， working method and data processing. Combined with the concrete tunnel effect in application， it shows that the method can be along the axis direction of large fracture distribution of the geological structure， rock mass integrity and rich strata buried depth and scale of the hose to macro forecast ahead of his time.

關(guān)鍵詞： EH4電磁成像系統(tǒng)；隧道工程；應(yīng)用效果

Key words： EH4 electromagnetic image system；tunnel engineering；application effect

中圖分類號：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）29-0187-02

0 引言

儀器從20世紀(jì)90年代開發(fā)出來以后，深受國內(nèi)外從事工程、環(huán)境、水文、鐵路公路、探礦等部門的鐘愛。EH4大地電磁系統(tǒng)是由美國GEOMETRICS和EMI公司聯(lián)合生產(chǎn)的采用最新數(shù)字處理器的連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)。大地電磁測深系統(tǒng)是雙源型，分別是人工場源和天然場源，其有效勘探深度可以達(dá)幾十米到一千米左右，很適合高速公路隧道的勘測。EH4在高速公路隧道勘查中有以下優(yōu)點(diǎn)：EH4具有有源電探法和無源電磁法的優(yōu)點(diǎn)，即穩(wěn)定和節(jié)能、輕便；EH4能同時處理兩個垂直方向上的電場和磁場，反演這兩個方向上電導(dǎo)率張量剖面，有利于識別地下構(gòu)造特征；EH4儀器的重量很輕，方便攜帶，而且測一個點(diǎn)只需要十幾分鐘就完成，這樣就可以實(shí)施密點(diǎn)連續(xù)測量；實(shí)時數(shù)據(jù)處理和顯示，資料解釋簡捷，圖像直觀。

1 基本原理

根據(jù)電磁學(xué)理論，地面電磁波在地下傳播遵循Maxwell方程，在理想的條件下即地下大多是無磁性，宏觀上均勻?qū)щ娗也环e累電荷，那么Maxwell方程就可簡化為

？犖2H+K2H=0 （1）

？犖2E+K2H=0 （2）

式（1）和式（2）稱為亥姆霍茲方程。

其中K=■ （3）

稱作復(fù)波數(shù)或傳播系數(shù)。

可得波阻抗Z=■ （4）

式中，f為可控電磁頻率；ρ為地層的視電阻率，μ為磁導(dǎo)率。

地層中的視電阻率由下式求?。害?■■■ （5）

式中Ex為電場分量，Hy為磁場分量。

其勘探趨膚深度可由下列公式給出：δ≈503■（6）

大地電磁法（EH4）連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)勘探基本原理就是基于以上基本理論的基礎(chǔ)上，通過采集天然電磁場和人工建立的可控電磁場系統(tǒng)，在一定距離的遠(yuǎn)場區(qū)觀測Ex、Hy或Ey、Hx的變化，繪制測區(qū)內(nèi)視電阻率等值線圖，結(jié)合測區(qū)地質(zhì)（包括測區(qū)地層巖性、構(gòu)造）情況進(jìn)行分析計算目的體的范圍和深度，判斷目的體的性質(zhì)及形態(tài)，以達(dá)到勘測地下目的體的一種較為特殊的勘探方法，其勘探深度可達(dá)上千米。

2 野外工作方法

EH-4連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)勘探野外工作方法：在所測的點(diǎn)位上，沿著本次測線方向即X方向布置一條線，在其垂直方向布置另一條線即Y方向。本次工作點(diǎn)距為20m，所以X，Y方向的線的距離就是40m。X磁棒與X方向平行，Y磁棒與Y平行離中間的前置放大器距離不少于5m。剩下就是如圖1接線。本次勘探控制勘探深度在1000m范圍內(nèi)，EH-4大地電磁現(xiàn)場剖面布置見圖1。

3 資料處理

大地電磁法首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，剔除明顯的干擾點(diǎn)，對存在靜態(tài)影響的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間濾波，形成頻率-視電阻率等值線圖，再通過二維反演，繪出二維反演斷面圖；分析以上圖件，劃分出異常段；把異常和其它輔助物探方法取得的資料作對照，結(jié)合地質(zhì)資料做出初步地質(zhì)推斷（斷層帶及破碎帶和較完整巖體的位置）。對上述初步物探成果進(jìn)行現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和異常核對，并結(jié)合已知的地質(zhì)資料進(jìn)行綜合推斷，形成最后地質(zhì)結(jié)果，繪制物性地質(zhì)斷面圖，并得出各地質(zhì)構(gòu)造（本次物探主要為斷層和較完整巖體）的特征和性質(zhì)，填繪綜合成果平面圖。處理流程見圖2。

4 應(yīng)用實(shí)例

地球物理特征。在正式開展工作之前，為了解工區(qū)的電性參數(shù)，進(jìn)行了物探電性參數(shù)實(shí)測，通過資料分析可知，表層塊（碎）石土的電阻率范圍為50～100Ω.m，極破碎、富水巖體電阻率小于200Ω.m，破碎、含水巖體范圍為200～600Ω.m，較破碎巖體電阻率范圍為600～1000Ω.m，較完整巖體電阻率大于1000Ω.m。破碎或含水巖體與完整巖體有一定的電阻率差異；斷層破碎帶較為破碎含水，整體表現(xiàn)為高阻背景中的低阻帶狀延伸體，具備采用EH4大地電磁法勘探的物理前提。由于各類巖土體的電性反映特征會受風(fēng)化程度、破碎程度及含水等多種因素影響會有不同，對于復(fù)雜巖性區(qū)，難以以單一電阻率范圍圈定。本次工作以實(shí)測電阻率為基礎(chǔ)，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計和本區(qū)地球物理的反演結(jié)果分析，得出綜合巖體分類的電阻率值判識參數(shù)（見表1）。

5 EH4成果解釋

本次隧道的物探解釋成果圖如圖3。

從圖上可以看出：表層深度50m范圍內(nèi)電阻率較低，ρ s

6 結(jié)論

通過EH4電磁成像系統(tǒng)在本次隧道中的應(yīng)用研究，可以說明EH4在復(fù)雜地質(zhì)條件下，在隧道的勘察中取得良好的效果。EH4對地形的要求不是太高，輕便，測量速度快，但是已受到高壓線的干擾。在深高速公路長大深埋隧道勘察中，EH-4能發(fā)現(xiàn)所有的電阻率差異較大的高、低阻不均勻體，是一種行之有效的手段，值得加以推廣應(yīng)用。由于EH4不能提供巖體電阻率，且地表淺層解釋精度較差，局部具有多解，工作中應(yīng)盡量采用多種勘察手段，并用少量鉆孔加以驗(yàn)證，使物探成果更接近實(shí)際情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳建新，蔣玲霞，嚴(yán)家斌等.EH4電磁成像系統(tǒng)在高速公路隧道工程勘察中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報，2008，5（6）：652-656.

[2]李志華.某新建鐵路復(fù)雜長隧道巖層地質(zhì)與CSAMT特征[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2005，20（4）：1190-1194.

[3]孫英勛.EH4電磁成像系統(tǒng)在高速公路長大深埋隧道勘察中的應(yīng)用研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2005，13（4）：546-550.

[4]魏士俊，孫付川. EH4電磁成像系統(tǒng)在吉口隧道勘察中的應(yīng)用[J].價值工程，2013（6）：33-34.

[5]陳慶凱，席振銖.EH4電磁成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程研究[J].有色礦冶，2005，21（5）：3-7.

[6]陳樂壽.大地電磁測深方法[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1990.

[7]王緒本，李永年，高永才.大地電磁測深二維地形影響及其校正方法研究[J].物探化探計算機(jī)技術(shù)，1999（4）.

第3篇：電阻率法的基本原理范文

關(guān)鍵詞：常用電法勘探；原理；優(yōu)點(diǎn)

地質(zhì)勘探工作應(yīng)用于土木工程建設(shè)、城市規(guī)劃、礦產(chǎn)資源開采等多個領(lǐng)域，其技術(shù)水平提升較快。電法勘探是其中一種應(yīng)用較為廣泛的物理勘探方法，其科學(xué)依據(jù)為地質(zhì)結(jié)構(gòu)中不同巖體的電化學(xué)特性和電磁學(xué)性質(zhì)的差異性，能夠根據(jù)這些巖層結(jié)構(gòu)的屬性判斷出地質(zhì)情況，是一種準(zhǔn)確性較高的勘測方法[1]。電法勘探最初是應(yīng)用在礦產(chǎn)資源的探索中，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的開拓，其應(yīng)用方法也在不斷增加。

1.高密度電法勘探的原理及優(yōu)點(diǎn)

地質(zhì)勘探工作大多是在野外進(jìn)行，采用高密度電法勘探，可以將所有的電極放置與勘測鋪面，通過成遠(yuǎn)程控制的電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和電測儀，可忽略電極距和電極排列方式的差異，短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集。整體上來說，高密度電法勘探的工作原理就是電阻率法，通過不同巖土的電阻率差異實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息探查，且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電阻率成像技術(shù)水平也在慢慢地提升，逐步實(shí)現(xiàn)了平面到三維的過渡，勘測信息的解釋精度大大提升。

與傳統(tǒng)的電阻率法相比，具有高效、自動化的優(yōu)勢，具體來說，體現(xiàn)在以下贅齜矯媯孩僖淮渦醞瓿傻緙的現(xiàn)場布置工作，大大提高了勘探工作效率；②點(diǎn)擊排列方式的多樣化，能夠幫助勘測工作者獲取更多地電斷面的地質(zhì)信息，提升勘測信息的豐富度；③通過科學(xué)的電法勘探儀器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的半自動或自動化采集，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)勘測有手工操作到自動化發(fā)展的跨越。

2.瞬變電磁法的原理及優(yōu)點(diǎn)

瞬變電磁法的基本原理是電磁感應(yīng)定律，利用接地線源或者是不接地回線，不斷向地下發(fā)射一次脈沖磁場的方式，地下介質(zhì)接收信號將形成二次感應(yīng)渦流場，反饋給接地電極或線圈，從而達(dá)到探測介質(zhì)電阻率的目的。在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要在地面或者是控制設(shè)置發(fā)射線圈，通以波形電流，在線圈周圍空間形成瞬變的脈沖磁場，使得地下介質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，以此獲得勘探信息。

瞬變電磁法具有施工效率高的特點(diǎn)，而且對于低阻體高度敏感，使得它在近幾年被迅速興起，被廣泛用于煤田水文地質(zhì)勘探領(lǐng)域。很多時候?yàn)榱舜_保勘測信息的完整性，會在一些有爭議的勘測點(diǎn)進(jìn)行深度探測，就會選擇瞬變電磁法，或者是在高阻區(qū)域?qū)ふ业妥璧刭|(zhì)體，為了保證其靈敏度，也會使用該方法。但是，這種方法有一定的局限性，比如說金屬結(jié)構(gòu)豐富的地層中或者是表層有大量的低阻層礦化帶時，就不能采用瞬變電磁法，這也是該方法雖然高效但仍不能取代其他電法勘探手段的重要原因。

3.自然電場法的原理及優(yōu)點(diǎn)

自然電場法應(yīng)用的就是地質(zhì)體在氧化還原作用、擴(kuò)散作用、吸附作用等自然力的作用下而形成的自然電場。有一些巖層會因?yàn)閹r石顆粒的吸附作用而形成電位異常的現(xiàn)象，比如說石墨化片巖和滲水帶。目前自然電場法被廣泛應(yīng)用于硫化金屬、石墨礦床等電子導(dǎo)電型礦體的探查中國，具有工作效率高、勘探成本低的優(yōu)點(diǎn)，而且不需要提供電力能源，非常適合用于野外勘探，擴(kuò)大了電法勘探的工作范圍。但是，一般需要探測的礦脈有一部分暴露在水中，才能夠獲取其具體的礦脈信息，而且在一些電磁場干擾大的地方，或者是碳質(zhì)頁巖電場等地方，不宜采用該方法。這個方式充分利用了地質(zhì)體的特性，技術(shù)體系較為復(fù)雜，是一項(xiàng)較為先進(jìn)但不太穩(wěn)定的電法勘探手段。

4.激發(fā)極化法的原理及優(yōu)點(diǎn)

相比于其他的電法勘探手段，激發(fā)極化法有一定的局限性，因?yàn)樗幕驹硭募ぐl(fā)極化效應(yīng)，所以在勘測地周圍必須有水源。該方式根據(jù)不同巖土的激發(fā)極化效應(yīng)來獲取地址信息，探尋金屬和礦產(chǎn)，或者是用來解決土木工程建設(shè)和城市規(guī)劃中的地質(zhì)問題，可分為時間域法和頻率域法兩種類型，有固定點(diǎn)電源排列、聯(lián)合剖面排列等多種電極排列方式，在實(shí)際使用過程中，勘測者常采用給地質(zhì)體充電的方式來圈定礦體的延展范圍，擴(kuò)大勘探的深度，以獲取更多的地質(zhì)信息。作為一種經(jīng)典的電法勘探手段，激發(fā)極化法有其獨(dú)特的優(yōu)勢，尤其是在斑巖型礦和浸染狀硫化礦的探尋中，這類礦脈的礦物質(zhì)顆粒散亂分布于地質(zhì)體中，無法形成低阻或電位異?，F(xiàn)象，但是可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的激發(fā)極化效應(yīng)。

5.結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，對于地質(zhì)勘探工作的技術(shù)要求也越來越高，而這正是推動地質(zhì)勘測技術(shù)水平不斷提高的動力[2]。電法勘測是傳統(tǒng)電阻率法勘測的一項(xiàng)革新技術(shù)，利用電極和相關(guān)電測儀可自動采集數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)诫娔X進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，大大提升了地質(zhì)勘測工作效率，能夠幫助勘測人員獲取更為詳盡的地質(zhì)信息，具有低成本、高效率的優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛用于礦脈探索等領(lǐng)域，取得了不錯的應(yīng)用成果。

參考文獻(xiàn)：

第4篇：電阻率法的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】EH-4；大地電磁法；電磁場理論；廣東曲江；銅多金屬礦

1、引言

EH-4是由美國Geometrics公司和EMI公司聯(lián)合研制的雙源型電磁/地震系統(tǒng)，配備完整后，可采集電磁和地震數(shù)據(jù)，具有易操作、受地形影響小等優(yōu)點(diǎn)。利用天然電磁場的傳播規(guī)律，能在數(shù)分鐘內(nèi)完成幾十米至一千多米的測深工作，具有較傳統(tǒng)電測深法和可控源音頻大地電磁測深法施工簡單、方便的優(yōu)勢，許多物探方法在復(fù)雜地形條件下不能完成測量時，EH-4也能完成探測工作。

廣東省曲江新涼亭銅鉛鋅礦區(qū)位于曲江縣城北東方向平距約36 km處。礦區(qū)北側(cè)5km左右有韶贛公路經(jīng)過，從周田鎮(zhèn)有簡易公路通往工作區(qū)，交通較方便。從1956年至今，許多地質(zhì)工作隊對該礦區(qū)開展了工作，主要工作成果有：1：20萬區(qū)域地質(zhì)、1：5萬航磁、1：20萬水系沉積物、1：50萬遙感、1：20萬區(qū)域重力、1：5萬地質(zhì)測繪等，2008年完成了普查工作，之后開展了多種物探方法的實(shí)驗(yàn)工作，并進(jìn)行了一定研究工作。

2、EH-4工作基本原理

2.1 基本理論

儀器接收的電磁波可用麥克斯韋方程來表示，以微分形式表示如下：

（法拉第定律） （1）

（安培定律） （2）

（3）

（庫侖定律） （4）

解此方程組，可得到電場E的亥姆霍茲方程：

（5）

假設(shè)儀器接收的電磁波均為平面電磁波，則有：

（6）

因?yàn)槠矫娌ㄔ趚和y方向上不變，（6）式有通解：

E0+和E0-分別代表了在波傳播的+Z方向（向下）和-Z方向（向上）的電場幅度。在均勻介質(zhì)模型中-Z方向（向上）電場幅度為零，則有：

由趨膚深度的定義有：

運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律可得到阻抗：

即：

這是計算視電阻率的理論基礎(chǔ)，它雖然由均勻地球模型推導(dǎo)而得，但在非均勻的條件也同樣適用。

2.2 電磁場源及數(shù)據(jù)處理方法

EH-4儀器接收的天然大地電磁場具有很寬的頻率范圍，它主要由太陽風(fēng)與地球磁層、電離層之間復(fù)雜的相互作用，以及雷電活動等這些地球外層空間場源引起的區(qū)域性，乃至全球性的天然交變電磁場，不同頻率的電磁場相互迭加在一起，是一個非常復(fù)雜的電磁振蕩。此外還存在人類活動產(chǎn)生的電磁波，如無線電臺、電網(wǎng)等，它們?nèi)籼幵陔姶殴ぷ鞯倪h(yuǎn)區(qū)時，都是有效場源。電臺作為場源產(chǎn)生的電磁波在2萬赫茲～10萬赫茲信號非常豐富，它是音頻大地電磁測深高頻段電磁波的主要場源。

儀器采集電磁波時間序列信號，利用傅立葉變換將時間域信號轉(zhuǎn)換到頻率域來分析計算，并計算自功率譜、互功率譜和卡利亞電阻率，將其存儲在文件之中。目前市面上有多種處理軟件，一般都具備數(shù)據(jù)篩選、靜態(tài)位移改正、二維反演等功能。

3、EH-4大地電磁測量資料解譯

3.1 礦床基本情況

根據(jù)前期普查資料，已知礦產(chǎn)均分布于靈溪巖體與寒武系、奧陶系的接觸帶附近，成礦活動受接觸帶構(gòu)造和北西向褶皺、斷裂構(gòu)造控制。礦床基本認(rèn)定為北西向斷裂及層間裂隙破碎帶充填（交代）成礦，成因類型屬中低溫?zé)嵋簲嗔哑扑閹Я严丁珜娱g裂隙充填（交代）型礦床，因此查明斷裂構(gòu)造在深部的規(guī)模及產(chǎn)狀對深部找礦有非常重要的意義。

3.2 物探資料的解譯

（1）物探成果推斷

物探數(shù)據(jù)經(jīng)過處理及成圖，得到如插圖1所示電阻率剖面圖：

a）測區(qū)主要為一組下奧陶統(tǒng)下黃坑組地層，從小號至大號依次為砂巖-粉沙巖、頁巖-硅質(zhì)巖（含炭質(zhì)頁巖）-粉沙質(zhì)頁巖、粉砂巖，巖層均傾向大號方向。從電阻率斷面上看，650～1000號點(diǎn)反映的電阻率特征與巖層產(chǎn)狀基本一致，但在1000～2000號測點(diǎn)，電阻率反映整體較為零亂，與地層產(chǎn)狀對應(yīng)較差，分析其原因：構(gòu)造裂隙異常發(fā)育及可能存在的炭質(zhì)夾層擾亂了電阻率的正常分布。

b）斷裂推斷參照了地質(zhì)剖面，推斷斷裂位置基本與地質(zhì)剖面一致，只是F6的傾向有所差異。斷裂所引起的電性異常均為低阻異常。F6斷裂稱為新涼亭斷裂，按照普查報告，該斷裂為一控礦斷裂，鉆探反映在淺部傾向大號方向，根據(jù)電阻率特征，在淺部有往傾向大號的趨勢，但在深部卻表現(xiàn)為陡立傾向小號的延伸趨勢；F7斷裂稱為烏石腦斷裂，鉆探反映了約250m深度的產(chǎn)狀情況，為一控礦斷裂，地質(zhì)反映為與礦體產(chǎn)狀一致，從電性特征上看，其延伸方向?yàn)楦咦鑾r體阻斷，向深部延伸不大，但是若F7斷裂產(chǎn)狀特征稍陡立一些，穿過圖中D1異常區(qū)，其延伸將會與F3相交，可解釋為F3斷裂上盤的次生斷裂，可能更為合理；F3斷裂沒有鉆探資料驗(yàn)證，根據(jù)電性差異推斷，與地質(zhì)推斷基本吻合，根據(jù)其產(chǎn)狀特征，其可能為一條向深部延伸較大的控制性斷裂，是否控礦尚未探明。

c）從F7斷裂控礦來看，礦體電阻率表現(xiàn)為低阻，視電阻率在100～300Ω·m，礦體產(chǎn)出于斷裂之中或邊緣。那么F7、F3斷裂就值得研究了，F(xiàn)7斷裂的延伸若解釋為穿過D1異常成立，D1異常電阻率多在100Ω·m左右，就可能會存在大規(guī)模的礦體發(fā)育；F3斷裂小號側(cè)基巖電阻率在300～1000Ω·m，大號側(cè)基巖在100～700Ω·m，大號側(cè)電阻率較小號側(cè)電阻率低，說明F3兩側(cè)巖性可能發(fā)生變化，這樣F3也是巖性分界線，此外F3向延伸深度大，按照普查結(jié)果及巖漿熱液成礦理論，F(xiàn)3周邊范圍也可能為大規(guī)模礦體的載體。

（2）誤差來源分析

a）外界干擾主要有近場電磁干擾，如測區(qū)附近人文活動、工業(yè)離散電流等，風(fēng)對磁場測量的干擾，此外還有測量誤差、地形等因數(shù)帶來的誤差。這些干擾帶來的誤差可在野外測量時進(jìn)行減少或排除。

b）地質(zhì)體電性不均勻性帶來的靜態(tài)效應(yīng)，含炭地層的低阻效應(yīng)與礦體難以區(qū)分，造成物探本身的多解性。這些內(nèi)部因數(shù)帶來的誤差可以采用軟件消除一部分，此外經(jīng)驗(yàn)以及對實(shí)際地質(zhì)情況的把握對排出內(nèi)部干擾也非常重要。

4、結(jié)語

（1）由于多數(shù)金屬礦產(chǎn)均有電阻率低的電性特征，并且產(chǎn)出有一定的規(guī)律，因此EH-4大地電磁測量可用于多金屬礦產(chǎn)資源勘查工作，尤其在構(gòu)造控礦型礦床方面，查明構(gòu)造的產(chǎn)狀及深部延伸情況，結(jié)合成礦地質(zhì)模型，可以對礦體做出預(yù)測，該方法可在深部找礦中可以發(fā)揮出非常重要的作用。

第5篇：電阻率法的基本原理范文

關(guān)鍵詞：電法勘探；高密度電法；

中圖分類號：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

高密度電法具有小點(diǎn)距、數(shù)據(jù)采集密度大、施工效率高和分辨率高的特點(diǎn)，在工程地質(zhì)、管線探測、物探找水、巖溶及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等工程地質(zhì)勘察中已逐漸成為常用的方法。

高密度電法

1．1基本原理

其原理為常規(guī)電法勘探原理。因此電阻率剖面法的裝置均可用于高密度電阻率法，常用于場地勘察、公路及鐵路隧道選線、壩基及橋墩選址、采空區(qū)及地裂縫調(diào)查、水庫滲漏研究、地下水污染調(diào)查等環(huán)境地質(zhì)，與傳統(tǒng)電阻率法相比快速、高效、自動化、獲得的地電信息更豐富。

高密度電阻率法的物理前提是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。它通過A，B電極向地下供電流J，然后在M，N極間測量電位差V，從而求得該記錄點(diǎn)的視電阻率值 ρS=KV／I。根據(jù)實(shí)測的視電阻率剖面，進(jìn)行計算、處理、分析，便可獲得地層中電阻率的分布情況，從而可以劃分地層、圈閉異常等?，F(xiàn)場測量使用的儀器是IYZD-6A多功能直流電法儀，使用的方法是a～排列(溫納)，該裝置適用于固定斷面掃描測量，電極排列示意圖如圖1所示。

圖1 電極排列示意圖

1．2工作流程

高密度電法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由主機(jī)、多路電極轉(zhuǎn)換器、電極系三部分組成。多路電極轉(zhuǎn)換器通過電纜控制電極系各電極的供電與測量狀態(tài)；主機(jī)通過通訊電纜、供電電纜向多路電極轉(zhuǎn)換器發(fā)出工作指令，向電極供電并接收、存貯測量數(shù)據(jù)。高密度電阻率法工作時，其供電電極與測量電極是一次性布設(shè)完成的。通常情況下，經(jīng)由儀器的電極轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，排列中的某兩根電極既作為供電電極AB，在下一組組合測量時又要作為測量電極MN。我們在工作時，總希望探測深度要深(即AB要大)，又不會漏掉小的異常體(即MN要小)。要提高橫向分辨率，就要犧牲它的探測深度，反之亦然。所以在設(shè)計極距時，既要充分考慮探測深度，又要兼顧橫向分辨率。

1．3資料處理

高密度電法的數(shù)據(jù)處理主要包括兩大部分，即數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)反演處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括：編輯視電阻率值，對突變點(diǎn)和噪聲引起的畸變數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除；對由多個測量斷面組成的剖面進(jìn)行拼接，把各電極所對應(yīng)的平面坐標(biāo)添加到數(shù)據(jù)文件中。高密度電法裝置類型較多。各種裝置的不同其資料整理過程也不盡相同。在此以溫納(對稱四級)裝置為例，即選取AM=MN=NB=a，記錄點(diǎn)取在MN的中間，儀器所測視電阻率計算公式為：

ps=(KAB × UMN)I，其中KAB=2xII×a

工作電極數(shù)為60或120個，電極距選1~5m。最大隔離系數(shù)選16或32。采集系統(tǒng)通過儀器自動選取A、B、M、N-并在60或120根電極中相互轉(zhuǎn)換。同時主機(jī)測試到不同位置不同層的ps值。最終完成整條剖面的數(shù)據(jù)采集工作，根據(jù)視電阻率值的變化異常來劃分地層分布情況。

二、高密度電法的應(yīng)用

2．1高密度電法在地下空洞探測的應(yīng)用

目前越來越多的工程建設(shè)項(xiàng)目遇到地下采空區(qū)的探查問題。地下采空區(qū)引起的地面沉陷，是工程建設(shè)的隱患，已成為一種較典型的地質(zhì)災(zāi)害問題，查明地下采空區(qū)的埋深及分布范圍，對地下采空區(qū)的處理就顯得十分重要。本勘查區(qū)內(nèi)主要巖層的電性特征為：上層第四系主要為黃土層，電阻率值較高，下層煤系地層呈相對低阻層。煤層被開采后，隨著時間的推移，采空區(qū)上方巖層在重力作用下發(fā)生塌陷，造成煤層上覆巖體失去原有的平衡狀態(tài)，首先破壞了巖石的完整性和連續(xù)性，致使巖層破碎和出現(xiàn)大量的空隙和裂隙，故該處電阻率會偏高于完整巖石處的電阻率。對采空區(qū)進(jìn)行了灌漿處理后，則采空區(qū)部分的電阻率會明顯低于周圍完整巖石的電阻率，表現(xiàn)出一定的低電阻率特征，如圖2所示。由以上分析可知，測區(qū)內(nèi)各地層及巖層之間均有明顯的電性差異，標(biāo)示了注漿體的綠色及淡綠色部位即為勘察目的層位。

圖2 采空區(qū)灌漿檢測電阻率斷面圖

2．2高密度電法在地下管線探測的應(yīng)用

由于早期城市地下管錢網(wǎng)未進(jìn)行合理規(guī)劃，加之大多地下管線規(guī)劃圖紙遺失，等后期進(jìn)行城市地下管線網(wǎng)改造時就很難準(zhǔn)確知道地下管線的具置，施工時就會不可避免地發(fā)生事故，影響施工進(jìn)度。所以，在市內(nèi)進(jìn)行開挖工程前，能夠明確城市地下管線的情況是非常重要的。高密度電法對地下管線的探測具有較好的應(yīng)用效果。普查區(qū)內(nèi)埋有地下輸水管道，由于輸水管道為金屬，加之管道內(nèi)流體均為低阻良導(dǎo)體，故在電性上與周圍土層有明顯的電性差異，具備地球物理勘探的前提條件。垂直管線剖面進(jìn)行了三次高密度電法測量，通過對連續(xù)測量的三個電阻率剖面的分析，能明顯確定需要勘查的管線位置，在斷面圖上表現(xiàn)了圓形剖面并呈現(xiàn)出連續(xù)性。通過開挖。其測試結(jié)果得到證實(shí)，開挖結(jié)果和解譯結(jié)果一致。

2．3高密度電法在堤防隱患探測的應(yīng)用

高密度電法在堤防隱患探測的應(yīng)用具有較好的效果。當(dāng)?shù)谭来嬖陔[患時，如不能明確其存在位置，會給防洪防汛帶來巨大的壓力，甚至?xí){周圍人民群眾的生命安全。所以，能有效的探測并排除提防隱患是非常重要的。本次勘查黃河某處堤防隱患，通過對實(shí)測電阻率數(shù)據(jù)反演處理后，顯示出堤內(nèi)裂隙的位置及深度，對堤防隱患的治理指明了方向。

結(jié)束語

高密度電法由于其高效率、深探測和精確的地電剖面成像，成為水文和工程地質(zhì)勘察中最有效的方法。考慮到該方法的分辨率不高。在具體的應(yīng)用中可以結(jié)合其他電法勘探、電測井等方法，達(dá)到精細(xì)地質(zhì)解釋的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]劉康和，等．高密度電阻率法的試驗(yàn)[J]．勘察科學(xué)技術(shù)，1992，02．

第6篇：電阻率法的基本原理范文

［關(guān)鍵詞］高密度電法;水文地質(zhì);工程地質(zhì);應(yīng)用

作為一種全新的電子勘探技術(shù)，高密度電法依靠介質(zhì)電性的相互差異，可對天然或人工的電場進(jìn)行勘探。高密度電法的測量密度點(diǎn)較為密集，可以獲得許大量的信息，在工程地質(zhì)與水文地質(zhì)等勘探工作中較常用。在運(yùn)用高密度電法實(shí)施測量時，可顯著減小電磁所帶來的干擾與影響，進(jìn)而大幅降低了事故發(fā)生幾率，進(jìn)一步提升了勘探準(zhǔn)確度與工作效率。

1工程概況

金珠水庫工程位于納雍縣治昆鄉(xiāng)建新河一級支流凹豬河上，地處E104°55＇40"至E105°38＇04"，N26°30＇16"至N27°05＇54"，工程主要任務(wù)是向納雍縣城供水，其中輸水管線長約43km。壩址距納雍縣56公里，離治昆鄉(xiāng)6km左右，有縣道柏油路通往治昆鄉(xiāng)，鄉(xiāng)村公路通往壩址，交通較便利。

2高密度電法基本原理與優(yōu)勢特點(diǎn)

2.1基本原理

高密度電法是一種將電探測法與電剖面法相結(jié)合的勘探技術(shù)，從基礎(chǔ)角度講，它與傳統(tǒng)意義上的電阻率法十分相似。但二者并不等同，主要差別在于存在高密度觀測位置被設(shè)定于觀測部分，這種勘探方法傾向于陳列勘探，具體而言，就是電極間進(jìn)行的自由組合使得勘探存在一定覆蓋式特征。在實(shí)施現(xiàn)場測量的過程中，需要將所有電極都設(shè)置在剖面測點(diǎn)上。程控電極中的轉(zhuǎn)換開關(guān)與電測儀器同時進(jìn)行工作，信息采集隨即開始。采集的主要對象為針對剖面上各不相同的電極距與組合方式所對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

2.2優(yōu)勢特點(diǎn)

1)高效率。

在勘探過程中，電極布置操作可一次完成，節(jié)省了大量的工作流程，相應(yīng)地也減少了不必要的干擾與影響，用于修復(fù)與調(diào)整的時間被省下，從而間接提高了工作效率。

2)多樣化。

測量方式與電極排列存在一定聯(lián)系，由于電極的數(shù)量較大，所以排列方式有許多種可能，測量方式因此而千變?nèi)f化，所以可以從許多個層次進(jìn)行分析。

3)自動化水平高。

就目前來看，野外采集已完全實(shí)現(xiàn)半自動化，人工操作簡單快捷，人力支出得到了大幅縮減。另外，隨著地球物理反演的持續(xù)完善，電阻率成像效果得到了一定提升，從過去的一維跨度轉(zhuǎn)變成三維跨度，精確地實(shí)現(xiàn)了解釋精度跨越。在我國，高密度電法的應(yīng)用已較為成熟，具有較高的應(yīng)用范圍與經(jīng)濟(jì)性。

3高密度電法工作方法

3.1現(xiàn)場測量

首先對測量線、點(diǎn)進(jìn)行布置，預(yù)先選取完成之后，全部電極需設(shè)置于具有一定間隔的點(diǎn)位上。之后經(jīng)過轉(zhuǎn)換設(shè)備所必須的特殊電極，此類電極自由組合成指定的設(shè)備與間距，針對各個電極設(shè)備與間距所進(jìn)行的觀察可在剖面電阻率方法中的測點(diǎn)內(nèi)快速進(jìn)行。觀察的同時輔以數(shù)據(jù)處理、繪圖與解釋軟件，可以在最短的時間完成勘探工作。

3.2數(shù)據(jù)前處理

對于地形情況較為復(fù)雜多變的橫截面而言，其海拔坐標(biāo)需要添加至數(shù)據(jù)文件當(dāng)中，為后續(xù)反演處理提供重要的參考。通過對此過程收集到的數(shù)據(jù)分析和計算以后，采集到的數(shù)據(jù)資料就可以轉(zhuǎn)換成電阻率之前的聯(lián)系。

3.3反演處理

創(chuàng)建初始的二維地電結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合地質(zhì)普查資料選取適宜的反演參數(shù)，如阻尼因子、迭代次數(shù)以及收斂極限等，此后運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行反演計算，最后對反演計算得到的結(jié)果進(jìn)行查看。另外，還要對地形進(jìn)行校正，最終得到的地電斷面可以使用在地質(zhì)解釋過程中。

4高密度電法應(yīng)用實(shí)例

4.1水庫大壩滲漏探查

金珠水庫工程下壩址的低鄰谷是建新河。根據(jù)地表調(diào)查，左岸有斷層構(gòu)造發(fā)育，左岸壩肩孔zk6發(fā)現(xiàn)溶洞溶隙，穩(wěn)定地下水位65m左右，高于河床;河心孔zk5水位為6.5m，低于河水位6m左右;右岸壩肩孔巖芯較完整，但穩(wěn)定地下水位為78.5m，低于河水位3m左右。鑒于兩岸山體雄厚，庫水向鄰谷建新河滲漏的可能性小，主要是庫首繞壩滲漏。T1yn2泥巖為隔水層，確定為左岸帷幕的防滲邊界，右岸帷幕防滲邊界接飛仙關(guān)砂泥巖地層，以切斷庫水沿T1yn1向建新河滲漏的可能性通道。帷幕下限根據(jù)巖體風(fēng)化、透水性與地下水位進(jìn)行綜合考慮，確定帷幕灌漿防滲底界，則有效防滲面積為92400m2。

4.2水庫庫岸穩(wěn)定性探查

下壩址正常蓄水位1579m，上下壩址之間河段長1170m，岸坡地形坡度一般35°～50°，河谷為斜向～橫向谷，巖層陡傾下游，65°～80°。水庫蓄水后，庫岸穩(wěn)定性好，僅在下壩址上游300m處右岸有一崩塌堆積體。水庫蓄水高度大于崩塌堆積體后緣，水庫蓄水后可能引起淺層滑塌，最大方量約2000方左右，由于為庫水位以下的淺層滑動，對水庫影響不大。

4.3海堤砌石體深度探測

按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選出一個具有代表性的海堤砌石體，運(yùn)用高密度電法對其深度進(jìn)行探測，得出反演色譜表示圖。被測區(qū)域中，絕大多數(shù)提防工程都建立在拋石的上端。迎水側(cè)實(shí)質(zhì)上就是趨近于直立形式的漿砌石擋墻，填方下層基礎(chǔ)主要由淤泥、含泥中細(xì)砂層以及淤泥夾薄粉砂層等構(gòu)成。通過對反演成果的分析得知，其主要呈現(xiàn)出常見的電阻率三層水平形式分布，整體起伏相對較小。在此基礎(chǔ)上，對被測區(qū)域中的拋石電阻率進(jìn)行測試，并對地質(zhì)信息進(jìn)行深入分析，將維持在30～40n•m的電阻率作為拋石和填土的主要劃分依據(jù)，同理將10n•m以內(nèi)的電阻率作為填方下層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要劃分依據(jù)。通過進(jìn)一步分析可知，砌石層的實(shí)際厚度達(dá)到6.0m，填土相較于砌石層薄，厚度為2.0～4.0m。

4.4滑坡體分界面應(yīng)用

按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選出一個具有一定代表性的樞紐工程，運(yùn)用高密度電法對其滑坡體進(jìn)行探測，得出反演色譜表示圖。色譜不存在規(guī)律層次，從整體的角度看，其中低阻帶大多分布于中部與上部，并且是較不連續(xù)的。此外，高阻凸起點(diǎn)有兩個，其表層存在稍高阻反應(yīng)。下埋深度保持在6～17m范圍內(nèi)，實(shí)際電阻率可以達(dá)到120Ω•m。為進(jìn)一步驗(yàn)證上述結(jié)果，對被測區(qū)域進(jìn)行鉆探，鉆探結(jié)果顯示預(yù)測結(jié)果與實(shí)際情況完全吻合，確實(shí)存在滑坡體，再次有利證實(shí)了高密度電法的可靠性與準(zhǔn)確性。

4.5應(yīng)用于地層劃分

按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選出一個具有一定代表性的供水線路，運(yùn)用高密度電法對其地層進(jìn)行探測，得出反演色譜表示圖。由反演色譜可以明顯看出，電阻率曲線主要呈現(xiàn)出一種閉合與半閉合相交的情況，實(shí)際電阻率取400Ω•m，這是由于受到回填砂性土的影響而產(chǎn)生的。表層下方的多個樁基中存在阻倒U型閉合圈，這是由于受到淤泥質(zhì)土的影響而產(chǎn)生的，其余樁段地層大多為粉質(zhì)黏土。

4.6高密度電法其他應(yīng)用范圍

除以上應(yīng)用范圍外，高密度電法還能使用在建筑選址、高等級公路橋梁建設(shè)以及機(jī)場跑道等重點(diǎn)工程的地質(zhì)勘探工作中，這些都離不開高密度法的支持。在對壩體整體強(qiáng)度與起伏特點(diǎn)進(jìn)行分析和評定的過程中，高密度電法同樣可以使用，而且所得到的成果也較為準(zhǔn)確。實(shí)例表明，合理運(yùn)用高密度電法可以十分準(zhǔn)確地得出巖溶地區(qū)中水資源的主要分布情況;借助瞬態(tài)瑞雷面波法可以很好地解決機(jī)場擴(kuò)建工程必須面臨的巖土勘察難題;還可對河道以及墓穴等進(jìn)行定位和測量，以此更好掌握實(shí)時信息，為施工提供可靠的數(shù)據(jù)參考和技術(shù)支持。

5結(jié)語

高密度電法是當(dāng)前較為先進(jìn)的新型電探技術(shù)，依靠全面的技術(shù)支撐，在進(jìn)行日常工作中可以大幅縮減電磁干擾與事故發(fā)生幾率，極大地提升了工作的準(zhǔn)確性與效率。另外，在勘探過程中，可以實(shí)現(xiàn)自動化采集，在較短時間內(nèi)即可獲取大量的信息，省去了重復(fù)操作，進(jìn)而在地質(zhì)工作中發(fā)揮出不可替代的重要作用，其應(yīng)用范圍也會隨著工程的發(fā)展變得越發(fā)廣泛。

［參考文獻(xiàn)］

［1］湯浩，謝蒙，許進(jìn)和.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用［J］.人江，2011(S1):39－41.

［2］蘇恒.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2014(6):126－127.

第7篇：電阻率法的基本原理范文

（新疆兵團(tuán)勘測設(shè)計院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆石河子832000）

摘要：本文通過勘察實(shí)例分析，探討了瞬變電磁法在煤礦采空區(qū)的應(yīng)用及勘察效果，通過鉆探對瞬變電磁勘探結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，應(yīng)用瞬變電磁法可較為準(zhǔn)確的勘探煤礦采空區(qū)分布范圍。

關(guān)鍵詞 ：瞬變電磁法；勘察；煤礦采空區(qū)

針對新疆某煤化工供水工程中遇到的供水管線穿越煤礦狀況，穿越段長972.2m（K0+840.8～K1+813.0）。需對該煤礦區(qū)（K1＋135~K1+485）擬鋪管線段底處是否有保安煤柱進(jìn)行勘探。目前，在地面探測采空區(qū)常用的方法主要有高密度電阻率法、地質(zhì)雷達(dá)法、地震反射法、瑞雷面波法及瞬變電磁法，本次勘察根據(jù)現(xiàn)場條件采用了瞬變電磁法探測采空區(qū)。

1采空區(qū)地質(zhì)概況及瞬變電磁法的應(yīng)用原理

1.1地質(zhì)概況

勘察煤礦位于伊寧盆地北緣，干溝向斜南翼接近向斜構(gòu)造的軸部，區(qū)內(nèi)地層基本上呈單斜構(gòu)造，地層傾向北東方向35°～45°，傾角12°～13°；可采煤層3層，各層情況分述如下：

6~7號煤層：煤層可采厚度5.45～15.09m，平均厚度為9.58m，勘探供水線路段煤層底板埋深標(biāo)高600～678m。煤層頂板為侏羅系中統(tǒng)西山窯組粗-中砂巖，底板為粉砂巖。

8號煤層：煤層可采厚度2.13～2.56m，平均厚度為2.35m。煤層頂板為侏羅系中統(tǒng)西山窯組細(xì)砂巖，底板為粉砂巖。

10號煤層：煤層可采厚度5.43～6.85m，平均厚度為6.14m，勘探供水線路段煤層底板埋深標(biāo)高600～678m。煤層頂板為侏羅系中統(tǒng)西山窯組細(xì)砂巖，底板為粉砂巖。

當(dāng)前煤礦主要采掘6~7號煤層，已形成大面積采空區(qū)（采空區(qū)范圍依據(jù)“伊寧英也爾干溝煤礦6~7號煤層資源量估算圖”標(biāo)繪范圍），供水管線K1+135～K1+485段處于采空區(qū)上。另據(jù)地表調(diào)查，該段管線兩側(cè)存有地下采空區(qū)形成的地表塌陷漏斗坑發(fā)育，且供水管線處地表裂縫發(fā)育。

1.2瞬變電磁法的原理

瞬變電磁法（TEM）是利用接地電極或不接地回線以脈沖電流為場源激勵探測目標(biāo)感生二次電流場，在脈沖間隙測量二次場隨時間變化的響應(yīng)。由于該方法是在無一次場背景的情況下觀測純二次場，因此，可以使用同點(diǎn)裝置體積效應(yīng)，使得旁側(cè)影響大大減小，使得分辨率大大提高。從傅立葉變換理論可知，脈沖是由許多不同頻率的諧變電磁波組成，由此感生的二次時變電磁場也是由不同頻率的諧變電磁波組成，對不同延時進(jìn)行觀測，觀測頻率不同，反映的深度也就不同[1]，同時，不同電導(dǎo)率的巖石產(chǎn)生的電磁感應(yīng)也有差異，時間域瞬變電磁法就是利用不同巖石的電導(dǎo)率差異觀測瞬變響應(yīng)并計算視電阻率參數(shù)的一種勘探方法。

1.3數(shù)據(jù)采集

本次勘察在（K1+100）～（K1+850）段沿垂直管線軸線布置瞬變電磁測深、高密度電法勘探線，布置原則：線距20～80m，點(diǎn)距10m，異常區(qū)域適當(dāng)加密。共布置瞬變電磁測深勘探測線15條，瞬變電磁測深使用中心回線裝置，發(fā)射框大小滿足勘探深度的要求，為觀測到足夠的有效信號，使用25Hz頻率供電，單點(diǎn)觀測時間以獲得圓滑的測深曲線為標(biāo)準(zhǔn)，采集時間一般不少于3min。

2勘察結(jié)果分析

2.1瞬變電磁法勘察結(jié)果

本次工作資料解釋的依據(jù)和理論基礎(chǔ)是物性差異。瞬變電磁法勘察的物性前提是：第4系地層與其下的第3系、侏羅系地層之間以及煤層與圍巖之間由于成分、結(jié)構(gòu)及含水量的不同存在電性差異。勘察區(qū)內(nèi)的地層巖性主要是第4系的粉土和第3系的砂巖、礫巖、泥巖以及侏羅系的砂巖、泥巖及煤等。

根據(jù)此次瞬變電磁法的勘察結(jié)果，對所獲得的電阻率數(shù)值的橫向及垂向變化規(guī)律進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明：（1）第4系地層為低阻，若含水性較強(qiáng)則電阻率值較低，若含有砂礫石、含水性差則電阻率值升高，電阻率數(shù)值在5～40Ω·m之間變化。（2）第3系礫巖表現(xiàn)為相對高阻，而泥巖為低阻，第3系電阻率值20～60Ω·m。（3）侏羅系的泥巖及砂巖的電阻率值相對較低，在10～20Ω·m。（4）煤層由于其內(nèi)部夾矸及硫化物含量的不同，其電阻率值可表現(xiàn)為相對高阻或相對低阻，本區(qū)的煤層大部分地段表現(xiàn)為相對中低阻，電阻率值15～30Ω·m。（5）煤層采空區(qū)表現(xiàn)為高阻，若含水則變成低阻，而采空區(qū)塌陷后，由于塌陷物的組成成分及含水量不同，電阻率值可表現(xiàn)為相對低阻或高阻。

此次物探共完成了15條瞬變電磁測深剖面線。對所采集的這15條剖面線的瞬變電磁測深數(shù)據(jù)使用儀器自帶的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理，繪制電磁測深反演斷面圖，結(jié)合所收集的地質(zhì)資料、物性資料和鉆孔資料以及施工現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)情況，進(jìn)行電磁測深資料的解釋推斷。

總體分析可以看出，110（K1+375）線、120（K1+400）線及130（K1+425）線這3條勘探線處的西邊均發(fā)現(xiàn)有煤層采空現(xiàn)象，而東邊除了110（K1+375）線的樁號820以東推斷有煤層采空塌陷外，其余2條線處未發(fā)現(xiàn)煤層采空或塌陷現(xiàn)象。140（K1+450）線、150（K1+475）線、160（K1+500）線及170（K1+525）這4條勘探線的西邊，即樁號625～650以西，均發(fā)現(xiàn)有煤層采空含水現(xiàn)象；樁號550以西發(fā)現(xiàn)有煤層采空塌陷現(xiàn)象，而東邊未發(fā)現(xiàn)煤層采空或塌陷現(xiàn)象。700（管線軸）線垂直于70（K1+275）～290（K1+825）線，從每條勘探線的中心樁號700處通過，即位于設(shè)計的供水管線的軸心處。700（管線軸）線電磁測深反演斷面圖上反映出地層呈現(xiàn)出寬緩的向斜構(gòu)造，中間略有起伏，南翼（小號端）較緩，北翼（大號端）在樁號650～700處由緩變陡。整條勘探線上，未發(fā)現(xiàn)煤層采空或塌陷等現(xiàn)象。

2.2采空區(qū)鉆探驗(yàn)證結(jié)果

根據(jù)本次物探工作結(jié)果，共布置了14個鉆孔進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。從驗(yàn)證結(jié)果可以看出，除ZK9鉆孔打在了煤層采空區(qū)，ZK7鉆孔打在了采煤巷道上以外，其余12個鉆孔均處于保安煤柱或未采煤層中。驗(yàn)證結(jié)論與此次物探工作的資料分析結(jié)論基本一致。

3小結(jié)

瞬變電磁勘探法是基于目標(biāo)體與圍巖的電性差異來進(jìn)行測量的勘探方法，目標(biāo)體與圍巖電性差異的大小是勘探的關(guān)鍵。在采空區(qū)瞬變電磁勘探前，廣泛地收集分析地質(zhì)資料，并在有代表的地段進(jìn)行試驗(yàn)，選擇合適的工作參數(shù)勘探，是獲得有效勘探結(jié)果的前提。

第8篇：電阻率法的基本原理范文

關(guān)鍵詞：電路；分壓；限流；內(nèi)接；外接

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中有著極其重要的地位，實(shí)驗(yàn)也是每年高考的熱點(diǎn)，下面從電學(xué)實(shí)驗(yàn)談一些想法。

高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有：描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定金屬的電阻率、練習(xí)使用多用表、測電源的電動勢和內(nèi)阻等。電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查歷年都是高考的熱點(diǎn)，對這一類問題大部分學(xué)生的得分率都較低。電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理是歐姆定律，實(shí)質(zhì)都是測電阻，要明確實(shí)驗(yàn)的原理合理選擇電表器材以及電路的連接方法，復(fù)習(xí)過程中應(yīng)明確以下幾點(diǎn)。

一、熟悉常見的電路，并能連接實(shí)物圖

1.測電阻電路

（3）測電阻的其他方法，還有伏安法、伏伏法、安安法、伏阻法、安阻法、替代法、半偏法等。

2.測電動勢和內(nèi)阻電路

（2）測量方法。

第一，計算方法（以伏安法為例）。

測兩組端電壓U和電流I值，然后通過以下式子求解：E=U1+I1r；E=U2+I2r。

第二，作U――I圖像方法。通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，取得多組（U，I）值，然后在坐標(biāo)中描點(diǎn)，連成直線。

3.多用電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到1和2是電流表，旋轉(zhuǎn)到3和4是歐姆表，旋轉(zhuǎn)到5和6是電壓表。

二、器材選取原則

1.準(zhǔn)確性原則。選用電表量程應(yīng)可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時盡可能使指針接近滿量程。

2.安全性原則。通過電源、電表、滑動變阻器，用電器的電流不能超過其允許的最大電流。

3.便于操作原則。選擇控制電路時，既要考慮供電電壓的變化范圍是否滿足實(shí)驗(yàn)要求，又要注意便于操作。

4.對于電表不符合要求的要進(jìn)行改裝，題中往往給出定值電阻和電阻箱。

三、電路的選取

1.電流表內(nèi)、外接法選取

（1）基本電路

（2）電路的對比。

（3）判斷依據(jù)：直接比較法和臨界值法。

2.滑動變阻器分壓式、限流式接法選取

（1）基本電路。

（2）電路的對比。

說明：U為電源端電壓，R為滑動變阻器最大電阻，Rx為待測電阻阻值。

（3）判斷方法。

第9篇：電阻率法的基本原理范文

改革開放以來，中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐加快，中國經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)快速發(fā)展的現(xiàn)象，在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的具體工作中，工程地質(zhì)勘探的作用非常大。工程地質(zhì)勘探在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和能源資源開發(fā)中發(fā)揮了不可替代的作用，特別是在城市地下工程建設(shè)中，工程地質(zhì)勘探發(fā)揮了非常重要的作用。在當(dāng)前的工程地質(zhì)調(diào)查中，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種地質(zhì)勘探技術(shù)和地質(zhì)勘查理論和地質(zhì)勘查設(shè)備的跨越式發(fā)展，這些技術(shù)，理論和設(shè)備都進(jìn)行了相應(yīng)的發(fā)展創(chuàng)新，也出現(xiàn)了大量更先進(jìn)的工程地質(zhì)勘查技術(shù)和工程地質(zhì)勘探理論與工程地質(zhì)勘探設(shè)備。隨著這些先進(jìn)的工程地質(zhì)勘查技術(shù)和工程地質(zhì)勘查的設(shè)備和理論的應(yīng)用，現(xiàn)代工程地質(zhì)勘查的水平已大大提高，為中國工程地質(zhì)勘查工作創(chuàng)造了有利條件。對于中國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了非常寶貴的作用。地球物理方法是工程地質(zhì)勘探中比較重要的技術(shù)和方法之一。隨著工程地質(zhì)勘查的發(fā)展，工程地質(zhì)勘查水平進(jìn)一步提高。

2、工程地質(zhì)勘查中常用的工程物探方法

2.1、大地電磁測深

大地電磁測深是中國50年代的研究，19世紀(jì)前后在礦產(chǎn)勘探開始使用。它是一種自然交變電磁場作為場源，被動場源電磁場探測法?？梢詸z測到第一個地慢，檢測深度較大，沒有被高電阻層屏蔽，從而能夠更好的辨別介質(zhì)能力，工作成本一般來說不高，現(xiàn)場攜帶的設(shè)備更輕。

2.2、航空及地面甚低頻電磁法

航空及地面甚低頻電磁法被應(yīng)用于具有較低電阻率的巖性和礦脈，并且跟蹤和描述含礦結(jié)構(gòu)。對于確定礦產(chǎn)范圍范圍等方面有很大的影響，這種方法使用設(shè)備非常輕，在現(xiàn)場觀測方法簡單，數(shù)據(jù)處理速度比較快，但必須注意地形，電纜等人干擾或異常情況，對于這些要特別注意。

2.3、電法勘探電測深法

是一種測量觀測點(diǎn)深度方向上視電阻率變化的方法，用于研究不同深度巖層的分布情況。在研究覆蓋層的厚度和巖性變化時被廣泛應(yīng)用。新開發(fā)的高密度電阻率方法在城市工程中起著重要作用，這是獲取淺層導(dǎo)電信息的更主動的方法。它在地質(zhì)結(jié)構(gòu)分區(qū)和地下管線探測中起著重要作用。研究的目的主要是具有不同電阻率的巖層水平。最有利的條件是形成具有很小或沒有傾斜的地層，并且難以解釋具有大傾斜度的巖層。因此，本方法的前提是：測量目標(biāo)層與周圍材料必須有明顯的物理差異，通過一定的電極裝置測量視電阻率的異常分布，了解地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的電氣結(jié)構(gòu)的目的。

2.4、電剖面法

電剖面法和電聲法原理上是一樣的，都是基于人工電場的地下分布法研究的基礎(chǔ)上廣泛使用的方法。它與電剖面法一致，研究基巖表面的波動和斷層帶的分布。有對稱四極法和接頭輪廓法。主要研究對象是沉積巖。在電氣勘探中，巖石形成的差異是電工作的物理前提（即電阻率的差異）。影響電阻率（主要是離子電導(dǎo)率）的主要因素是地層的水含量，并且還取決于水溶液的鹽度和水溶液的存在。如果水分散并且不連接在巖石中，則對電阻率的影響小，而互連狀態(tài)使得地層電阻率大大降低。因此，在相同的水條件下，礦化程度也是不同的電阻率，甚至更大的差異。在水電阻率高達(dá)數(shù)千萬的情況下，沉積巖，而小巖石電阻率（巖漿巖和大部分變質(zhì)巖）的孔隙率和小巖石（各種泥巖）的孔隙率，磁導(dǎo)率低，其電阻率低。

2.5、地震波CT技術(shù)

地震波CT技術(shù)是利用來自不同方向的地震波(通常是人工激發(fā)的地震波)走時來探測對象內(nèi)部速度結(jié)構(gòu)的成像技術(shù)。在不同的地質(zhì)條件下采用恰當(dāng)?shù)募ぐl(fā)和接收點(diǎn)的排列接收地震波，利用波動走時反演地質(zhì)體各個單元的彈性波速，從而得到被探測地質(zhì)體的波速分布圖像，這就是地震波CT技術(shù)的基本原理。

2.6、組合物探技術(shù)

在工程地質(zhì)勘察中的組合物探技術(shù)，其中護(hù)眼指的是在工程地質(zhì)的勘察工作中，綜合的使用上述幾種物探技術(shù)。實(shí)現(xiàn)對各個物探技術(shù)的綜合使用，并且做到在實(shí)際工作中能夠取長補(bǔ)短，吸收各種物探技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，在對工程地質(zhì)進(jìn)行勘察的過程中，有利于節(jié)約施工成本，而且還能有效減少地質(zhì)工程勘察人員勞動強(qiáng)度。

總而言之，在巖土勘探中，地球物理方法和鉆井方法有其自身的優(yōu)勢。鉆井方法和物探方法的結(jié)合通常可以實(shí)現(xiàn)快速和前瞻性的調(diào)查結(jié)果。在當(dāng)前的工程地質(zhì)調(diào)查中，先進(jìn)的技術(shù)和理論是一直在探索的一項(xiàng)工作，隨著這些不斷發(fā)展的的技術(shù)和理論在工程地質(zhì)勘探和應(yīng)用的發(fā)展，使現(xiàn)代工程地質(zhì)勘探的質(zhì)量和效率有了很大的進(jìn)步，工程地質(zhì)工作在地質(zhì)勘探中所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價值，也為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。物理勘探方法是目前工程地質(zhì)勘探中應(yīng)用比較廣泛，因?yàn)樗兄陨愍?dú)特的優(yōu)勢。隨著社會科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和不斷地發(fā)展，工程地質(zhì)勘探的水平得到了很大的提高。在本文中，常用工程地球物理方法進(jìn)行分析和討論，希望未來的工作起到實(shí)際的參考作用。

作者:周緒鴻 單位:廣西華藍(lán)巖土工程有限公司

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