高密度电阻率法

高密度电阻率法二维和三维有限差分正演计算高密度电阻率法（High-Resistivity Method，简称HRM）是一种用于精确描述电流在较大空间内散射和复杂反射情况下的分布和阻抗、电磁场和电动势场强度的方法。

它可以精确地计算出沿一个给定路径上电流和电场强度的分布，从而获得某一个时刻电阻地层的特点。

有别于PT和MT方法，HRM有明显优势，可以处理电磁参数和地质参数的复杂变化，适应复杂的反射现象，以及更好地解析各种地表以下界面及其结构形成的脉动反射特征。

HRM二维和三维正演计算都基于相同的数学模型，有一个主要的区别，即边界条件的处理不同。

二维正演计算是基于一维电磁方程组和单边带边界条件，而三维正演计算基于3维电磁方程组，具有等张场及大气层的沿着深度的变化。

HRM的数值正演模拟具有以下特点：（1）快速收敛：基于电磁方程组，通过精确描述电极间耦合时，就可以获得快速收敛。

（2）反射损失小：以解耦形式处理反射，它们的损失更小，从而可以更好地获得精确的结果。

（3）地质参数可调：由于地表以下空间有不同的地质参数，如电导率、磁导率等，只需简单地修改这些参数，就可以很好地模拟不同的深部地质结构。

HRM正演模拟分为2步完成：第一步建立模型，根据真实的地质情况设置正演路径，并确定正演模型的地表，地表以下的地质学参数及边界条件；第二步进行数值正演模拟，根据建立的模型，使用有限差分法的方法解决电磁方程，获得强度场及电场、磁场，并与水文地质诸要素参数建立联系以便反演出水文地质参数。

HRM正演模拟应用非常广泛，能够获得较精确的电流分布和阻抗、电磁场和电动势数据集，对地质勘查提供了有效的技术手段，例如辅助高精度的地质资料的获取和评价，预测浅层以及深部复杂地质结构非常有用，可帮助开发者识别和定位储层分布，有助于钻井现场安全和高效地进行。

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。

高密度电阻率法简介
高密度电阻率法是在常规电法基础上发展起来的新型物探方法，其工作原理与常规电法一致，以岩土介质的导电性差异为基础，通过观测和研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律从而来解决地下地质
问题。

与常规电法相比，高密度电法通过多道电极转换开关自动转换测量电极，一次性测量，具有直观、高效、高分辨率、高精度等特点。

通过地面观测人工建立的稳定电流场的变化研究地下介质的电性变化，经分析判断地下障碍物的埋深、性质和形状等。

方法特点是集电测深和电剖面装置于一体，一次布极可获得更丰富的信息，效率和精度较高。

以下是高密度电法探测主要用途：
a. 堤、坝的隐患（管涌、脱空、塌陷等）探测
b. 江河水位探测、地下水位探测和找水等工作
c. 地质构造探测（岩溶、断层破碎带、滑坡体等）
d. 路基检测；地质勘探、矿床探测
e. 相关部门公路、铁路、水利水电、地矿、环境等检测。

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。

高密度电法研究专家 单位 姓名 中国地质大学（武汉）师学明 中国地质大学（武汉）王传雷 河海大学周杨（了解更多信息点击） 技术原理 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U M 、U N ，从而可以根据公式推出电阻率ρ。

AM 、AN 、BM 、BN 分别为各电极间的水平距离。

图2.1.1-1 电源电场电流分布图⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=BN AN I U N 112πρ................................................................................................(2-1) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=BM AM I U M 112πρ................................................................................................(2-2) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=-=∆BN BM AN AM I U U U N M MN 11112πρ...........................................(2-3) IU BNBM AN AM MN ∆•+--=11112πρ.....................................................................(2-4) 各个电极位置的几何关系通常用装置系数K 表示，即BN BM AN AMK 11112+--=π.....................................................................................(2-5)则电阻率 I U K MN∆=ρ...................................................................................................................(2-6)电测深法（electrical sounding ）包括电阻率测深和激发极化测深。

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。