当前位置：文档之家 › 高密度电阻率法原理

高密度电阻率法原理

  • 格式：doc
  • 大小：11.19 KB
  • 文档页数：2

下载文档原格式

  / 2

合集下载

第五讲高密度电法

第五讲高密度电法

（一）
两个点源的电场特征：
A(I)
M
B(-I)
U
AB M
I 1 1 ( ) 2 AM BM
电位差表达式 地下均匀介质的电阻率
二、如何测定大地的电阻率？
• 在地下半空间中建立人工的电流场，研究由于地质对象
的存在而产生的电场的变化（探测对象与周围介质之间 的电阻率差异是前提条件）。 • 将直流电通过电极向地下供电以形成人工直流电场，由于 直流电场中电荷的分布不随时间改变，这是一种稳定的 电流场。
沟 沟
测线1位于坝体顶部，与防浪墙相距1m。测线从溢洪道内边缘开始， 过输水隧洞上部，至水库管理所门口路边结束，总长206.5米。 测线2位于坝体后坡上，与测线1平行，距坝顶斜距为17米。起点位 于测线1的54.5米处下方，总长206.5米
测线3位于坝体后坡上，与测线2平行，距测线2 斜距为20.4米。起 点与测线2的起点对齐，总长206.5米
4.
结合正演资料进行分析地下断面的分布特征。
高密度电法数据处理中几个比值参数：
s (i) Ts (i) s (i)
sA (i ) B (i, i 1) s (i )
sA (i 1) sB (i 1)
G(i)
(i) (i 1)
A s A s
高密度电法野外观测示意图
5.5 基本的资料处理方法
1. 统计处理：视电阻率参数断面图或灰度图 取滑动平均；计算均值、方差；视参数分级 比值换算法：等值线断面图或灰度图 λ 参数对局部低阻体 T 参数对局部高阻体有较强的分辨能力。
2.
3.
滤波处理 视电阻率曲线随极距的增大由单峰变为双峰，绘 制断面后除了主异常外，一般还会出现强的伴随异常， 应消除这种成分的影响。

工程物探-高密度电阻率法

工程物探-高密度电阻率法
高密度电阻率法勘探系统结构示意图
二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法
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的 向前迈进了一步。
高密度电阻率法
一、高密度电阻率法的特点、应用范围 二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法 三、高密度电阻率法的工作流程 四、数据处理与解释
-AB/2(m)
1110 -5 -1 0 -1 5 -2 0 -2 5 -3 0 -3 5 -4 0 -4 5
1120
1130
1140
1150
1160
1170
1180
1190
1200
1210
1220
(a)原 始 视 电 阻 率 数 据 等 值 线 图
5 0 -5 -1 0 -1 5 -2 0 -2 5 -3 0 -3 5 -4 0 -4 5
-100
50
100
150
200
250
0
-50
50
100
150
200
250
（3）模型三：温纳装置
视电阻率断面
-AB/2(m)
-10 -20 -30 -40
20
40
60
80
100
电阻率反演断面
-5
-15
-25
20
40
60
80
100
Depth(m)
（4）实例一：施伦贝尔装置（岩溶勘查）
在730号点经钻孔验证： 0－9.8m为粘土； 9.8－15.2m为白云质灰岩； 15.2－18.6m为含砾粘土， 18.6－72.8m为白云质灰岩， 其中67.3－73.6m为溶洞。

高密度电法

高密度电法
• 在地下半空间中建立人工的电流场，研究由于地质对象 的存在而产生的电场的变化（探测对象与周围介质之间 的电阻率差异是前提条件）。
• 将直流电通过电极向地下供电以形成人工直流电场，由于 直流电场中电荷的分布不随时间改变，这是一种稳定的 电流场。
（一） 两个点源的电场特征：
A(I)
B(-I)
M
U
AB M
一、需要了解的一些基本知识：
电阻率或导电率
介质 电阻率（·m） 介质
黄土
0-200
雨水
粘土
含水砾石 层
隔水粘土 层
1-200 50-500
5-30
河水 海水
潜水
影响因素：
成份 含水量（潜水面） 矿化度（咸、淡水层位） 温度（地热）
电阻率 （·m）
>1000
10-100 0.1-1
<100
二、如何测定大地的电阻率？
温纳四极（等间距的对称四极）
温纳偶极
温纳微分
I
123456789
U
I
123456789
U
I
123456789
U
一次组合，获得三种电极排列的测量参数
三种排列测得的视电阻率关系如下：
s
1 3
s
2 3
s
可形成各种视参数的的等值线断面图
• 单独的
s
s
s
• 比值参数 T s相/邻两s 点的视电阻率值的比值
地表面剖面法 井中电阻率成像
单孔 跨孔
2. 电极距的确定：
a nx
n为隔离系数，x点距
I
0123456789
U
n=1
3. 测点分布
I

高密度电阻率法实验报告

高密度电阻率法实验报告

高密度电阻率法实验报告实验目的：通过在不同电极间施加电场，测量样品体积内所产生的电势差，得到样品电阻率，并掌握高密度电阻率法的基本原理和实验方法。

实验仪器：高密度电阻率仪，电极系统，计算机等。

实验原理：高密度电阻率法是一种间接测量样品电阻率的方法。

当在样品内部施加一定的电势差时，通过测量样品内部产生的电流强度，可以计算出样品电阻率的大小。

在实验中，首先将样品置于电极系统中，然后通过高密度电阻率仪在不同电极间施加一定的电势差。

当电场强度足够大时，样品内部会产生电流，电流的大小与电势差和电极间距有关。

通过测量样品内部电流的大小和样品尺寸，可以计算出样品电阻率的大小。

实验步骤：1. 准备样品和电极系统。

样品应具有一定的导电性，表面应平整，干净。

电极系统应密封严密，电极间距应根据样品尺寸和电势差确定。

2. 连接电路。

将电极系统连接到高密度电阻率仪上，并根据仪器说明连接相应的控制和测量电路。

3. 施加电势差。

根据实验要求，通过仪器控制，施加一定的电势差。

4. 测量电流强度。

在施加电势差的同时，测量样品内部产生的电流强度。

5. 计算电阻率。

根据测量结果，通过计算公式计算样品电阻率的大小。

6. 统计实验结果并分析。

实验注意事项：1. 样品应保持干净，避免外部因素影响实验结果。

2. 电极间距应根据实验需要进行调整，太近或太远都会影响实验结果。

3. 电势差应尽量稳定，避免突然的变化。

4. 对于不同类型的样品，可能需要采用不同的电势差和电极间距，以保证实验结果的准确性。

实验结果：样品编号：001样品尺寸：10cm x 10cm x 10cm 电极间距：5cm施加电势差：10V测量电流强度：0.5A计算电阻率：1Ωm样品编号：002样品尺寸：20cm x 20cm x 20cm 电极间距：10cm施加电势差：20V测量电流强度：0.8A计算电阻率：0.5Ωm实验结论：通过高密度电阻率法实验得到的样品电阻率结果，与样品本身的导电性质有关。

第五章高密度电阻率法

第五章高密度电阻率法

（1.5.4）
­ 104 ­
测量时，AB=BM=MN=α为一个电极间距，A、B、M、N 逐点同时向右移动，得到第一条 剖面线；接着 AB、BM、MN 增大一个电极间距， A、B、M、N 逐点同时向右移动，得到另 一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
⒊γ排列（微分装置 AMBN） 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图 1.5.5：其rs 表达式为
（1.5.8）
由上式得到
r
a s
Ka =
Kb
r
b s
Ka +
Kg
r
g s
（1.5.9）
当 三 电 位 电 极 系 的 极 距 为 a 时 ， 上 述 三 种 电 极 装 置 系 数 依 次 为 ： K a = 2pa, K b
= 6pa, K g = 3pa ，于是（1.5.9）式写成
r
a s
=
1 3
r
b s
+
2 3
r
g s
（1.5.10）
可见，当已知其中任意两种电极排列的视电阻率时，通过（1.5.10）式便可计算第三种电极排列
的电阻率。
四、视参数及其计算
高密度电阻率法采用上述三电位电极系，其视电阻率参数将包括
r
a s
= 2pa U b I
;
r
g s
= 3pa DU g I
结果并将其加以组合而构成的；
Ts (i)
=
r
b s
(i
)
r
g s
(i)
（1.5.11）
Ts 比值参数综合了同一地电断面 b 和 g 两种视参数所反映异常分布的相对关系，因而用该 参数所绘制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

工程物探-高密度电阻率法

工程物探-高密度电阻率法
测量信号用电极转换开关送入微机工程电测仪，并将测量 结果依次存人随机存储器。将数据回放并送人微机便可按 给定程序对原始资料进行处理。
二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法
高密度电阻率法勘探系统结构示意图
二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法
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的 向前迈进了一步。
(c)非均匀初始模型的反演结果
（5）实例二：二极装置（古城墙勘查）
-AB/2
-5
视电阻率断面 -10
-15
5 0
10
15
20
25
30
35
40
-5
反演断面 -10
Depth(m)
-15
5
10
15
20
25
30
35
（6）实例三（矿产勘查） 实测视电阻率断面
-50
-100
-150
-200
50
100
150
正演：已知地下介质物性参数的空间分布信 息，获取与物性参数有关的数据，这个数 学或物理实现过程，就被成为正演。
反演：根据获取与物性参数有关的数据，反 推地下介质物性参数的空间分布信息，这 个数学或物理实现过程，就被成为反演。
Depth(m)
1、正演——有限元法
-10 -20 -30
(a)正演模型 10m
数据处理阶段 成果应用阶段
三、高密度电阻率法的工作流程
2、排列的合理设计
电极的排列长度和点距的大小直接影响着高密度电法对地下目标 物的勘探能力。 1> 点距越小对目标体的探测精度相对越高， 2> 但是如果电极数不变，随着点距的减小，排列长度也相应减小， 从而也减小了探测深度，影响了对埋深较大的异常体的探测能力。

高密度电阻率法实验报告

高密度电阻率法实验报告

高密度电阻率法实验报告实验报告：高密度电阻率法一、实验目的1.熟悉高密度电阻率法的实验原理和实验方法；2.掌握电阻率测量实验的基本操作步骤；3.研究不同材料的电阻率特性，分析其导电性能。

二、实验原理四电极法是在样品上加入四个电极，两个电极起电流作用，两个电极测量电压，通过测量电流和电压可以得出样品的电阻。

为了减小接触电阻对实验结果的影响，电极要采用大面积接触面积，以及保持电极与样品接点清洁，减小接触电阻。

电阻率的计算公式为：ρ=R*A/L其中，ρ为电阻率，R为电阻，A为电阻的横截面积，L为电阻的长度。

三、实验仪器与材料1.高密度电阻率测试仪；2.不同导电材料样品。

四、实验步骤1.打开高密度电阻率测试仪，确保设备的工作状态正常；2.将要测试的导电材料样品放置在测试夹具上，并将电极接触到样品表面；3.选择合适的电流大小，通过测试仪的控制面板设置电流；4.设置测量时间，保证样品得到充分供电；5.点击“开始测量”按钮，测试仪开始对样品进行电阻率测量；6.测量完成后，记录下电阻率的数值；7.更换不同导电材料样品，重复步骤2-6五、实验结果与分析根据实验步骤进行电阻率测量，记录下不同导电材料样品的电阻率数值。

导电材料，电阻率(Ω·m)-----------，---------------铜，X铁，Y铝，Z通过实验结果我们可以看出，不同导电材料的电阻率有所差异。

铜的电阻率最低，铁的电阻率中等，铝的电阻率最高。

这与材料的导电性质相对应，导电性越好的材料电阻率越低。

六、实验总结通过高密度电阻率法的实验，我们熟悉了该实验方法的基本原理和操作步骤，并且对不同导电材料的电阻率特性有了初步的了解。

在实验过程中，要注意保持电极与样品的接触面积大和接触点的清洁，以减小接触电阻的影响。

此外，实验中所测得的电阻率值还受到温度和材料状态的影响，因此在进行比较时应注意这些因素可能带来的误差。

综上所述，高密度电阻率法是一种常用的测量导体材料电阻率的方法，对于研究材料的导电性能具有重要意义。

高密度电法.

高密度电法.

每一层的测点数计算式：
N 总电极数 3 隔离系数
呈倒梯形
4. 野外工作示意图
0 11 12 23 24 35 36 47 48 59
程控开关
观测系统
5. 测量系统
理论图示
电流
I
E
A
M
N
B
ρs=KU/I
ρ—视电阻率，单位(Ω· m) K—装置系数 U—电位差，单位（mV) I—电流强度，单位（mI)
高密度电法常见装置
施伦贝尔1(SBl)装置模式
测量时，M，N不动，A逐点向左移动，同时B逐点向右移动， 得到一条滚动线：接着A、M、N、B同时向右移动一个电极， M、N不动，A点逐点向左移动，同时B逐点向右移动，得到另 一条滚动线：这样不断滚动测量下去，得到矩形断面 。
温施装置模式(WSl)： 其特点是：此模式介于温纳与施伦贝尔之间，适用于固定断面 扫描测量，测量得到是矩形的测深断面，探测的有效面积相对 较少，在有效地面积范围内地电信息丰富，灵敏度高。
1 2 s s s 3 3

可形成各种视参数的的等值线断面图
•
•
单独的
比值参数
s s s
T s / s
相邻两点的视电阻率值的比值
（能够更为直观地反映地电断面的特征）
高密度电阻率的装臵及工作原理：
温纳三极装臵（W-A）
联合三极装置
温纳三极装臵（W-B）
K
U MN I
K为电极排列系数（联合剖面、对称四极排列、温纳四极排列）
均匀大地电阻率的概念：
实际上相当于将本来不均匀的的地电断面用某一等效 的均匀断面来代替，按上式计算的电阻率不应当是地下介 质的真实值，而是在电场分布范围内、各种地下介质电阻 率综合影响的结果，视电阻率。

高密度电阻率法

高密度电阻率法

图1.8
2020/5/24
16
• ⒋δA排列（联剖正装置AMN∞） • 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.9： • 图1.9 联剖正装置排列示意图
• 【特点】测量断面为倒梯形。
• 【描述】测量时，AM=MN为一个电极间距，A、M、N逐点同时向右移动， 得到第一条剖面线；接着AM、MN增大一个电极间距， A、M、N 逐点同时 向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
2020/5/24
18
• ⒍A-M
二极排列
• 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图1.11：
• 【特点】测量断面为平行四边形。
• 【描述】测量时，A不动，M逐点向右移动，得到一条滚动线；接着A、 M同时向右移动一个电极，A不动，M逐点向右移动，得到另一条滚动 线；这样不断滚动测量下去，得到平行四边形断面。
2020/5/24
14
• ⒉β排列（偶极装置ABMN） • 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.7：
偶极装置排列示意图
• 这种装置的特点是供电电极A、B和测量电极M、N均采用偶极，并按一定的距
离分开。由于四个电极都在同一测线上，故又称偶向偶极。其s表达式为
•
s
K
U I
M（N 1.5）
• 其中 Kβ=6 a
该断面总测点数＝Ｒsum×Ｎ＝200×16＝3200。
2020/5/24
13
（三）、电极排列
• ⒈α排列（温纳装置AMNB）
• 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如下：
•
K 2
• 图1.6 温纳装置排列示意图
• 采用对称四极装置方式时，当AM=MN=NB=α时，这种对称等距排列称为温纳

高密度电阻率法基本原理

高密度电阻率法基本原理

高密度电阻率法基本原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊高密度电阻率法基本原理呀！这玩意儿可神奇啦！就好比你在黑暗中找东西，高密度电阻率法就像是给了你一盏明灯！
比如说吧，想象一下，你要找埋在地下的宝藏，那可不容易啊，就像大海捞针一样。

但高密度电阻率法就能帮上大忙啦！它是通过向地下发送电流，然后测量电场的分布情况，这就好像我们在给地下做一个“全身扫描”。

你看，电流就像一个个小侦探，在地下跑来跑去，给我们带回各种信息。

你可能会问，那这电流怎么知道地下的情况呢？嘿嘿，这就厉害啦！它就像是有魔法一样，通过测量不同位置的电阻值，我们就能推断出地下的地质结构啊、有没有水啊之类的重要信息。

就好比你根据一个人的言行举止就能判断出他是个什么样的人。

然后呢，我们根据这些测量的数据，就能画出一幅地下的“地图”啦！哇塞，感觉超酷的有没有！这可不是随便乱画的哦，那是非常精确的，就像精确的导航地图一样。

万一在地下有什么危险的地方，比如空洞啊、软弱地层啊，我们就能提前知道，避免出现问题，这多重要呀！
咱再想想，要是没有高密度电阻率法，那得多麻烦呀！搞工程的时候要是不知道地下的情况，那不是瞎碰瞎撞嘛，就像闭着眼睛走路一样，多危险啊！但有了它，我们就可以大胆地往前走啦，心里有底呀！
所以说呀，高密度电阻率法真的是太重要啦！它就像我们探索地下世界的秘密武器，能让我们更好地了解地球内部的奥秘！伙伴们，是不是觉得特别有意思呀！。

第四章高密度电法

第四章高密度电法
第四章 高密度电阻率法
High Density Resistivity Method
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
高密度电阻率法是集电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 可进行的装置数据采集以及通过求取比值参数而能 突出异常信息，信息多并且观察精度高，速度快， 探测深度灵活等特点。
DUK-1探测系统测试记录仪
DUK-1探测系统测量电极示意图
电缆抽头 拔插卡
电极
高密度电法野外观测示意图
4.5 基本的资料处理方法
1. 统计处理：视电阻率参数断面图或灰度图 取滑动平均；计算均值、方差；视参数分级
2. 比值换算法：等值线断面图或灰度图 λ 参数对局部低阻体
4.1 高密度电阻率法的特点（相对常规的电阻率法）
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；
可进行有效的多种电极排列方式采集，或 获得丰富的地电断面；
野外数据采集自动化，避免手工操作出现 的错误；
4.2 高密度电阻率勘探系统：
➢采集及处理（电极系、程控式电极转换开关、电 测仪） ➢ 将全部电极按一定的间距布置在测点上（110m），利用电极转换开关，将每四个相邻电极进 行一次组合，实现多种电极排列的测量参数。 ➢快速采集，提高工作效率、智能化，
测线2位于坝体后坡上，与测线1平行，距坝顶斜距为17米。起点位 于测线1的54.5米处下方，总长206.5米
测线3位于坝体后坡上，与测线2平行，距测线2 斜距为20.4米。起 点与测线2的起点对齐，总长206.5米
测线4（剖面7）位于坝体后坡上，与测线3平行，距测线3斜距为 15.5米。起点位于测线3的6米处下方，总长177米。

高密度电法

高密度电法

高密度电法高密度电法即是高密度电阻率法，它是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地下传导电流分布规律的一种电探方法（一）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 ) 能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量, 因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( 大约每一测点需2～5s) ,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。

（二）高密度电阻率法采集系统：随着技术的发展，高密度电法仪日趋成熟。

表现在：采用嵌入式工控机，大大提高系统的稳定性与可靠性；采用笔记本硬盘存储数据，可以满足野外长时间施工的工作需求；系统采用视窗化、嵌入式实时控制与处理软件，便于野外操作；可实现多种工作模式的转换，计算机与电测仪一体化，携带方便。

新一代高密度电法仪多采用分布式设计。

所谓分布式是相对于集中式而言的，是指将电极转换功能放在电极上。

分布式智能电极器串联在多芯电缆上，地址随机分配，在任何位置都可以测量；实现滚动测量和多道、长剖面的连续测量图高密度电阻率法测量系统结构示意图系统可以做高密度电阻率测量，又可以同时做高密度极化率测量，应用范围宽。

常用装置：高密度电阻率法在一条剖面上布置一系列电极时可组合出十多种装置。

高密度电阻率法的电极排列原则上可采用二极方式，即当依次对某一电极供电时，同时利用其余全部电极依次进行电位测量，然后将测量结果按需要转换成相应的电极方式。

但对于目前单通道电测仪来讲，这样测量所费时间较长。

其次，当测量电极逐渐远离供电电极时，电位测量幅值变化较大，需要不断改变电源，不利于自动测量方式的实现。

高密度电阻率法工程分析

高密度电阻率法工程分析

高密度电阻率法工程分析一、高密度电阻率法工作原理和使用意义（一）工作原理和优势高密度电阻率法是一种在方法技术上有较大进步的电阻率法，是集电阻率剖面法和电阻率测深法的特点于一身的一组电法勘探方法。

就其原理而言，它与常规电阻率法完全相同，也是以不同岩（矿）石之间导电性能差异为基础，通过接地电极在地下建立人工电场，以电测仪器观测因不同导电地质体存在时地表电场的变化，进而在此基础之上推测出地下水的分布、构造、含量等情况，以达到探测水资源的目的。

同时，对于工程建设而言，利于此方法能够充分了解地质水文情况进而确保工程建设的安全。

与常规的电阻率相比较而言，因高密度电阻率法采用的是多电机密度一次步极的方式，使之具有更强的性能。

在实际运用具有诸多优势，主要如下：其一，测试过程中电极分布一次性即可完成，不用多次调整可以有效防止测试过程中出现其他故障；其二，对于同一观测剖面，可以通过数据的转换以变化电极的方式以获得ps断面等值线图，数据更为完备；其三，因降低了故障率，提升了工作效果，成本更低，效益更佳，使之用途更加广泛。

因而，在上世纪80年代由日本引进之后，经过科研机构对其使用方法与仪器的研究和生产，使之很快就在我国诸多行业中发挥着巨大作用，在实际运用中取得了效果得到了广泛肯定。

（二）高密度电法的使用意义当前，随着我国社会经济的快速发展，人们对于物质生活的要求日益提升，但水资源缺乏的形式日益加剧，使得对于水资源的探测和开发越发受到社会的广泛关注。

然而，就全国范围内而言，探测水资源的难度较大，在少雨的地区即使采用现代化钻进技术，达到地下100米也难以发现水资源的踪影，造成了极大的人力、物力、财力的浪费。

但是，随着技术的发展，使用电法勘探技术即可有效改变这一现状，低成本的探测水资源。

尤其是高密度电阻率法的使用进一步提升了探测的效果，在野外测量时只需将全部电极（几十至上白根）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白动采集。

高密度电阻率法

高密度电阻率法

高密度电阻率法（multi-electrode resistivity method）是一种阵列勘探方法，它以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律。

野外测量时只需将全部电极( 几十至上百根) 置于观测剖面的各测点上, 然后利用程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集, 当将测量结果送入微机后, 还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。

简介对取得的多种参数经相应程序的处理和自动反演成像，可快速、准确地给出所测地电断面的地质解释图件，从而提高了电阻率方法的效果和工作效率。

在条件适当时，此方法对工程物探以及探测煤矿的老硐，探测古墓墓穴等有较好的效果。

高密度电阻率法使用的仪器称为高密度电阻率仪或高密度电法测量系统。

高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。

其原理与普通电阻率法相同．所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。

关于阵列电探的思想早在20 世纪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, 这套设备没有充分发挥高密度电阻率法的优越性。

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, 研制成了约3 ～5 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查领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。

与常规电阻率法相比．高密度电法具有以下优势：（1）电极布设是一次完成的, 这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰, 而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。

（2）能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量, 因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。

高密度电阻率法测试在工程勘察中的应用

高密度电阻率法测试在工程勘察中的应用

│2021·3│中铁二院工程集团有限责任公司协办103高密度电阻率法是一种有效结合电测深和电剖面法，具有多种装置、多种极距特点的勘探方法，属于直流电阻率法的内容。

与传统电阻率相比，高密度电阻率法具有观点密度大、多级电极能够实现自动排列和测量参数等优势。

目前，高密度电阻率法在工程地质勘察、水利水电工程、地质构造等诸多领域已得到广泛应用，并取得优异效果和社会经济效益。

本文结合某水利工程勘察实例，分析高密度电阻率法在水利工程地质勘察中的具体应用。

1. 高密度电阻率法的基本原理高密度电阻率法是建立在传统电法原理基础上的一种新型方法，由人工在导电性不同的介质上加入直流电场，并使用预定装置排列模式扫描，对目标区域内空间视电阻率变化规律进行观察。

其原理是在地下通过A 、B 两个供电极输入稳定的直流电流I ，在电极M 、N 间会产生其电位差ΔU MN ，对其进行测量，并依据公式（1）（2）计算出该测点的视电阻率值的大小。

公式如下：Ρs =KΔU MN / I （1）K =2π/（1/AM-1/AN-1/BM+1/BN ） （K 为装置系数）（2）在收集野外数据时，装置设备所需的电极需要事先全部安装准备好，不需要对测量中的电极进行任何的更换操作。

实际操作中，可以配合多种装置形式和电极距进行工作，再将这些测量好的数据精准地录入到计算机中，然后利用实际测量到的视电阻率精确地计算这些数据剖面，对其进行分析推测出所测地层中的电阻率分布规律，并结合相关的地质资料，进行一系列的研究分析，确定哪些为地质目标体。

电极距的数据点采集使用固定装置形式，逐渐匀速地向右移动这些电极距。

每一个电极距的测量结果，可以显示出在一定深度范围内的岩层使用电阻率剖面法分析电阻率的横向电性变化情况。

其中，每一个电测深点是观测到不同电极距的某一个记录点，对该深点进行分析，可以得出某一个记录点岩层的视电阻率随电极距变化的垂向电性规律，可将岩层分为不同的电极层，从而计算出其深厚度。

高密度电法

高密度电法

高密度电法高密度电法即是高密度电阻率法，它是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地下传导电流分布规律的一种电探方法(一)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 ) 能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量, 因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( 大约每一测点需2～5s) ,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。

(二)高密度电阻率法采集系统：随着技术的发展，高密度电法仪日趋成熟。

表现在：采用嵌入式工控机，大大提高系统的稳定性与可靠性；采用笔记本硬盘存储数据，可以满足野外长时间施工的工作需求；系统采用视窗化、嵌入式实时控制与处理软件，便于野外操作；可实现多种工作模式的转换，计算机与电测仪一体化，携带方便。

新一代高密度电法仪多采用分布式设计。

所谓分布式是相对于集中式而言的，是指将电极转换功能放在电极上。

分布式智能电极器串联在多芯电缆上，地址随机分配，在任何位置都可以测量；实现滚动测量和多道、长剖面的连续测量图高密度电阻率法测量系统结构示意图系统可以做高密度电阻率测量，又可以同时做高密度极化率测量，应用范围宽。

常用装置：高密度电阻率法在一条剖面上布置一系列电极时可组合出十多种装置。

高密度电阻率法的电极排列原则上可采用二极方式，即当依次对某一电极供电时，同时利用其余全部电极依次进行电位测量，然后将测量结果按需要转换成相应的电极方式。

但对于目前单通道电测仪来讲，这样测量所费时间较长。

其次，当测量电极逐渐远离供电电极时，电位测量幅值变化较大，需要不断改变电源，不利于自动测量方式的实现。

高密度电阻率法

高密度电阻率法
各种岩、矿石的电阻率均无定值且有相当大的变化范围，这一事实表明，影 响岩、矿石导电性的因素很复杂.其主要是岩、矿石的矿物成分及其结构、湿 度、温度，以及岩石孔隙中所含水溶波的矿化度等。一船来说，岩、矿石中 良导金属含量增高，电阻率就降低。但相比之下，岩石的结构具有关键性的 影响。事实证明，在良导性矿物含量相同的条件下，呈浸染状结构的岩石比 细脉状或网脉状结构的岩石具有更高的电阻率。这是因为，前者良导矿物颗 粒周围被劣导电性的岩石基质所包围，以致使它们彼此不相连通，不能形成
RS l
2020/3/16
高密度电阻率法
6
显然，电阻率在数值上等于电流垂直通过单位立方 体截面时，该导体所呈现的电阻。岩矿石的电阻率 值越大，其导电性就越差；反之，则导电性越好。 在国际单位制中，电阻R的单位为 （欧姆），长 度l的单位为米，截面积S的单位为 m2 ，电阻率的单 位为欧姆•米，写作•m 。电阻率的倒数即为电导率， 以 表示 ，它直接表征了岩石的导电性能。其单位 为西门子/米，或s/m. 电阻率是物质的一种属性。从导电机制来看，溶液 主要是借助于其中的带电离子导电；而固体矿物则 可以分为三种类型：金属导体、半导体和固体电解 质。各种天然金属都属于金属导体，由于它们含有 大量的自由电子，因此电阻率很低。比较重要的天 然金属有自然铜和自然金。此外，石墨也是具有某 些特殊性质的电子导电体。
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矿产资 源、环境和工程地质问题。当人工向地下加载直 流电流时，在地表利用相应仪器观测其电场分布， 通过研究这种人工施加电场的分布规律来达到要 解决地质问题的目的，研究在施加电场的作用下， 地层中传导电流的分布规律。求解其电场分布时， 在理论上一般采用解析法。其电场分布满足式 （1.1）的偏微分方程：
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

高密度电阻率法原理
高密度电阻率法（High-Density Resistivity Method）是地球物理探测方法中的一种，用于研究地下介质的电阻率分布。

其原理是基于电阻率和导电性质的差异，通过在地下埋设电极、注入电流并测量电位差，得到地下介质的电阻率分布信息。

高密度电阻率法首先需要选择合适的电极配置，通常采用正交电极排列的方式。

首先在地下埋设固定间距的电极，通常为四极、八极或更多。

然后，在一对相邻的电极之间通入稳定的电流，产生人工电场。

电流流经地下介质时，会受到地下介质电阻率的影响，而产生电位差。

根据欧姆定律和电极间距、电阻率的关系，可以得到地下介质的电阻率分布。

如果电阻率不均匀，则电流趋向于沿着相对较低电阻率的路径流动。

因此，测量电位差的大小和位置，可以推断地下介质的电阻率分布。

对于高密度电阻率法，除了在地下的电极配置上进行工艺优化来实现高密度的布放，还需要关注测量的精度和可靠性。

为了提高测量精度，通常采用双极、四极、六极等不同的电极配置方式，并使用相同的电极配置进行多次测量，以提高测量结果的可靠性。

高密度电阻率法的应用范围广泛，可以用于勘探地壳结构、地下水体分布、地下岩石、土壤结构、矿产资源等。

在工程勘察中，可以使用高密度电阻率法来评估
地质地形的稳定性和建筑物的基础设计。

同时，在水资源管理和环境保护领域，高密度电阻率法也被广泛应用于地下水位测量、水流分析、地下水污染检测等方面的研究。

高密度电阻率法具有以下优点：非侵入式探测、操作简便、成本较低、测量精度高、分辨率较好。

但也存在一些局限性，比如对测量现场和数据处理要求较高，需要专业人员进行操作和解译。

总之，高密度电阻率法是一种有效的地球物理勘探方法，可以用于研究地下介质的电阻率分布。

通过在地下埋设电极、注入电流并测量电位差，可以推断地下介质的电阻率分布情况。

在地质、水文、环境等领域都有广泛的应用前景。