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高密度电法的进展与展望一、本文概述本文旨在探讨高密度电法（High-Density Electrical Methods）的最新进展以及对未来的展望。
作为一种重要的地球物理勘探技术，高密度电法在过去的几十年中得到了广泛的应用和发展。
本文首先回顾了高密度电法的基本原理、发展历程和应用领域，然后重点分析了近年来在数据采集、处理解释、仪器设备和软件开发等方面的技术进步和创新点。
在此基础上，文章进一步探讨了高密度电法面临的挑战和未来发展趋势，包括新技术融合、多源数据综合解释、和大数据技术的应用等方面。
文章展望了高密度电法在资源勘探、环境监测、工程地质和灾害预警等领域的潜在应用前景，为未来的研究和实践提供了参考和借鉴。
二、高密度电法的发展历程高密度电法（High-Density Electrical Resistivity Tomography，简称HDERT）是一种通过测量地下介质电阻率分布来推断地质结构和性质的地球物理勘探方法。
自20世纪70年代末诞生以来，高密度电法经历了从初步探索到广泛应用的发展历程，成为地球物理学领域的一种重要技术手段。
早期的高密度电法主要依赖于简单的电阻率测量和二维成像技术。
研究者们通过布置一系列电极，并测量它们之间的电位差，来计算地下介质的电阻率。
这些数据可以用于绘制电阻率分布图，从而初步了解地下地质结构。
然而，由于当时的技术限制，这种方法的分辨率和精度相对较低，难以满足复杂地质条件下的勘探需求。
随着电子技术和计算机技术的快速发展，高密度电法在硬件和软件方面都得到了显著的提升。
多通道数据采集系统和高性能计算机的应用使得数据采集和处理速度大大提高，成像质量也得到了显著改善。
同时，先进的反演算法和三维可视化技术的应用使得高密度电法能够更准确地揭示地下地质结构的三维特征。
近年来，高密度电法在应用范围和深度上也取得了显著的进展。
它不仅被广泛应用于地下水文、工程地质、矿产资源勘探等领域，还在环境监测、灾害预警等方面发挥了重要作用。
高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用1. 高密度电法技术的原理及优势高密度电法技术是通过在地下埋设电极，使地下多个测点同时接受电磁波信号，从而获得地下介质的电阻率分布，进而推断地下构造和矿产资源分布的一种技术。
相比传统的地球物理勘查技术，高密度电法技术具有以下几个优势：高密度电法技术具有较高的勘查精度。
通过合理布设测点和高密度的观测，可以获得地下介质的精细结构，为煤矿采空区的勘查和治理提供了可靠的数据基础。
高密度电法技术具有较高的勘查效率。
相比传统的地球物理勘查方法，高密度电法技术可以在较短的时间内获得大量的数据，从而加快了勘查的进度。
高密度电法技术具有较低的勘查成本。
相比其他地球物理勘查技术，高密度电法技术无需大量的人力物力投入，只需少量设备和少数工作人员即可完成大面积的勘查工作，降低了勘探成本。
以某煤矿采空区为例，通过高密度电法技术的应用，取得了显著的成果。
在勘查过程中，首先通过地质调查确定了勘查区域的范围和地质背景，然后选择合适的电极布设方案，利用高密度电法设备进行了勘查。
通过数据处理和解释，得到了地下介质电阻率的三维分布图像，进而推断了采空区的具体构造和煤层残存情况。
通过勘查结果，确定了采空区的具体位置和范围，明确了煤层残留的情况，为矿山的合理开采和采空区的治理提供了科学依据。
勘查结果还为采空区的综合治理提供了技术支撑，为环境保护和资源利用做出了贡献。
随着我国矿产勘查技术的不断发展和成熟，高密度电法技术在煤矿采空区勘查中的应用前景十分广阔。
高密度电法技术可以为煤矿采空区的合理开采提供科学依据，提高了采煤的效率和安全性。
高密度电法技术可以为采空区的综合治理提供技术支撑，为环境保护和资源利用保驾护航。
高密度电法技术的不断发展和完善，将进一步提高勘查效率、降低勘查成本，为煤矿采空区的勘查和治理带来新的技术革新和突破。
高密度电法技术在张家口煤矿采空区的勘查中发挥了重要作用，为煤矿资源的合理开采和采空区的综合治理提供了有力的技术支持。
高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用【摘要】本文介绍了高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用。
首先从高密度电法的基本原理和在煤矿勘查中的应用实例入手，阐述了其在煤矿采空区的应用优势和未来发展趋势。
然后具体探讨了高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的具体应用，分析了其在勘查中的有效性和为煤矿勘查提供新思路。
通过本文的研究，表明高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中具有很高的实用价值，为煤矿勘查提供了有效而新颖的方法。
未来的发展方向应该是进一步完善技术，提高勘查效率。
这项研究有望在煤矿勘查领域取得更多突破，为煤矿行业提供更好的发展方向。
【关键词】高密度电法、张家口煤矿、采空区勘查、研究背景、研究目的、研究意义、煤矿勘查、实例、应用优势、发展趋势、有效性、新思路、未来发展方向。
1. 引言1.1 研究背景研究高密度电法在张家口煤矿采空区的应用具有重要意义。
通过对高密度电法在该地区的具体应用，可以有效地评估煤矿资源的储量、分布情况，提高勘查的效率和准确性。
不断总结高密度电法在煤矿勘查中的经验，探索新的应用方法，对煤矿资源勘查具有重要的指导意义。
1.2 研究目的张家口地处燕山山脉腹地，煤矿资源丰富，但采空区的勘查工作面临着诸多困难和挑战。
本文旨在探讨高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用，以期为该地区煤矿勘查工作提供新的技术手段和方法。
具体研究目的包括：通过高密度电法技术，深入了解采空区地下结构与岩性分布情况，掌握煤层残留储量及采空区稳定性；借助高密度电法技术，提高煤矿勘查的精度和效率，减少勘查工作量和成本；总结高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用经验，为该地区其他煤矿勘查工作提供借鉴和指导。
通过本研究，旨在完善现有煤炭资源勘查技术，推动煤炭勘查工作向更加精准、智能化的方向发展，为张家口及周边地区的煤矿资源开发提供科学依据和技术支持。
1.3 研究意义研究高密度电法在张家口煤矿采空区的应用意义重大。
通过高密度电法可以快速、准确地获取煤矿采空区的地质信息，有助于实现对采空区的精细化管理和资源利用。
高密度电法在断层探测中的应用佚名【摘要】高密度电阻率勘探方法是在常规电法勘探基础上发展起来的一种新兴的物探方法，具有提供的数据量大，地质信息多，观测精度高，自动化程度高以及成图解释直观可靠等优点。
本文论述了高密度电法的基本工作原理和资料解释分析的方法，以实例说明高密度电法是探测断层的一种行之有效的方法。
%HDRM(highdensityresistivitymethod)isanewlydevelopeddetectionap proach,whichhasderived fromthetraditionalapproachofconventionalelectricalprospecting.Ithasthead vantagessuchasprovidedalargea-mountofdata,muchgeologicalinformation,highobservationaccuracy,highde greeofautomationandintuitiveandre-liablemappingexplaining.ThispaperdiscussesthebasicprincipleofHDRMandt hemethodofthedatainterpretationanalysis,illustratedwithexamplesthatHDRMisaneffectivemethodoffaultdetec tion.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P46-48,52)【关键词】高密度电阻率法;电阻率;断层【正文语种】中文【中图分类】TD16高密度电阻率法是以地下被探测目标体与周围介质之间的电性差异为基础，人工建立地下稳定直流电场，依据预先布置的若干道电极通过预定装置排列形式进行扫描观测，研究地下一定范围空间内电阻率变化，从而查明和研究有关地质问题的一组直流电法勘探方法。
高密度电阻率法（地电学）勘察风化岩地基的调研报告关键字：高密度电阻率法、风化岩地基内容摘要：高密度电阻率法的基本原理是以岩土体的导电性差异为基础来研究地层在人工施加电场的作用下传导电流的分布规律，从而通过研究地层的视电阻率变化来分析岩土层的岩性、结构、构造等特征。
一、高密度电阻率法原理自然界中各种岩石的导电性能不同。
一般情况下，岩浆岩、变质岩和沉积岩中的致密灰岩的电阻率都很高，超过10欧姆·米，只有当它受风化，构造破碎时，由于含泥量增多，水分增加时，其电阻率值才降到102欧姆·米级或更小。
含泥质沉积物或含高矿化度地下水的砂砾石层，其电阻率较低(10～102)欧姆·米级。
高密度电阻率法的基本原理是以岩土体的导电性差异为基础来研究地层在人工施加电场的作用下传导电流的分布规律，从而通过研究地层的视电阻率变化来分析岩土层的岩性、结构、构造等特征。
二、高密度电阻率法应用条件 高密度电阻率法具有高密度采集地层数据信息、实现速度快以及经济等优点，适用于对勘察场地进行大面积普查，常用于探测风化壳的厚度，覆盖层下新鲜基岩面的起伏、盆地结构形态、储水构造，追索古河道，圈定岩溶发育带，确定断层位置等。
对于风化岩地基的勘查，由于地层岩性较多且结构和构造复杂、风化剧烈程度差异较大等特征决定了其具有明显的地电差异，是比较理想的电法地质模型。
高密度电阻率法可以一次性布置数十甚至上百个电极并通过自动实现电极开关的切换和组合，从而实现电测深和电←高密度电阻率法勘探系统结构示意图电极布置示意图M,N 两点间的电位差为：设地表水平，地下充满均匀各向同性半无限介质，在地面上任意两点用供电电极A,B 供电，另外两点用测量电M ，N 测量电位差。
A ，B 电极在M ，N 点产生的电位分别为：由此可得到均匀大地电阻率的计算公式：剖面联合测试，因而无论从效率、精度还是经济的角度都明显优于传统电法。
因此，采用高密度电阻率法具有可行性。
高密度电法的进展与展望高密度电法的进展与展望引言：随着科技的发展，高密度电法作为一种非常重要的地球物理勘探方法，得到了广泛的应用。
在过去的几十年里，高密度电法不断取得新的突破，为资源勘探和环境监测提供了强有力的支持。
本文将对高密度电法的进展进行介绍，并展望未来它的发展方向和应用前景。
一、高密度电法的概念及基本原理高密度电法（High-Density Electrical Method）是一种基于电磁现象的地球物理勘探方法，通过测量地下的电阻率分布来研究地下结构。
其基本原理是根据地下不同材料的电导率或电阻率差异，利用低频交流电源激发地下电场和地下剖面上的电流井测量得到电位差，进而分析地层结构和物性。
二、高密度电法的进展1. 仪器技术的改进：近年来，高密度电法的仪器技术取得了重大突破。
采用数字化和自动化技术，仪器的测量速度和精度都得到了极大的提升，使得高密度电法能够更好地适应多样化的地下条件。
2. 数据处理方法的改进：高密度电法的数据处理方法也在不断改进，旨在提高数据分析的准确性和可靠性。
通过使用复杂的数学算法和计算模型，可以更好地提取出地下结构的信息，获得更准确的电阻率分布图像。
3. 成像技术的发展：高密度电法成像技术在近年来取得了重要的进展。
结合人工智能和机器学习等技术，可以实现对大量数据的自动分析和处理，从而实现更高效、更精确的成像结果。
4. 多物理场耦合技术：高密度电法与其他地球物理勘探方法的综合运用，如地震勘探、重力法等，可以加强对地下结构的认识。
多物理场耦合技术的发展为高密度电法提供了更广阔的应用前景。
三、高密度电法的展望1. 深部勘探：随着资源开采的加深和环境治理的需求，对地下深部的探测成为未来发展的重点。
高密度电法的应用范围将进一步扩大，以满足对深部矿产资源和地下水资源的勘探需求。
2. 精细成像：随着仪器和数据处理方法的不断改进，高密度电法成像技术将变得更加精细化。
通过进一步提高成像的空间分辨率和垂直分辨率，可以更准确地揭示地下结构的细节。
第20卷第2期 矿 产 与 地 质Vol.20,No.2 2006年4月M INER AL R ESOUR CES AND GEOLOGY Apr.,2006高密度电法勘探技术及其应用¹赵光辉(湖南省地球物理地球化学勘查院,湖南邵阳422002)摘 要:简述了高密度电法勘探技术的基本原理。
从电极排列、数据预处理及反演处理方法等方面介绍了该技术在应用中应注意的关键技术问题及其处理方法,并通过在长-邵高速公路勘察的应用实例,来说明高密度电法勘探技术在岩溶洞穴、地质灾害等探测领域具有较好的探测效果。
关键词:高密度电法;关键技术;应用实例;公路勘察中图分类号:P631.322 文献标识码:A 文章编号:1001-5663(2006)02-0166-031 高密度电法探测技术的基本原理1.1 高密度电法勘探的特点高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。
野外测量时,只需将全部电极(几十至上百根)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自动采集。
当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物理解释的结果。
显然,高密度电阻率勘探技术的运用与发展,使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
相对于常规电阻率法而言,高密度电阻率法具有以下特点:(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误差;(4)可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态,脱机处理后还可以自动绘制和打印各种成果图件;(5)成本低,效率高,信息丰富,解释方便,勘探能力显著提高[1～6]。
1.2 高密度电法测量方式高密度电法的排列方式由最初的A、B和C三种发展到现在的十几种。
高密度电法物探技术在某山区勘察中的应用进入21世纪以来，我国的建设工程进入了一个全新发展的阶段，开发和利用山区就显得非常必要。
但是，因为山区地质和地貌等条件的制约，在勘察的过程中难免的会遇到一定的困难。
因为文章通过下文对高密度电法物探技术在某山区的勘察应用进行了阐述。
标签：高密度电法物探某山区勘察应用高密度电法物探技术将矿物体和地壳中岩石的导电性差异为基础，通过对人工建立的地中电流场进行观察和研究，进而对地质问题等进行解决，在山区勘察中发挥了重要的作用。
1某山区工程情况分析1.1工程的具体情况分析广东省梅州市为该工程实施的主要位置所在。
5000平方米为拟建项目总建筑面积，在山的一旁存在着建筑物，地下1到2层，地上3到4层，3.0米到5.0米为基础的埋深，钢筋混凝土框架为结构的基本形式。
6号和12号楼为本次勘察的主要两个建筑物。
为了能够将地层准确的探测出来，在勘探的过程中对两种技术手段进行了使用，即高密度电法勘探和现场钻探取芯相结合的方式。
通过综合的分析两种不同勘探方法所获取的成果，与有关的地质资料和室内岩石试验结合起来，将地基和场地的地层结构、持力层的工程特性和稳定性等进行查明，将施工所需的岩土参数和满足设计的参数提供出来，对地基的承载力上进行确定，将地基处理设计、施工方案和地基寄出后的方案意见提供出来。
1.2该地区的地形和地貌分析广东省的梅州市，西面连紫金县、河源的龙川，东北临近福建的上杭、永定、武平、平和四县，东南面和潮州的潮安、饶平相连，南面与揭阳的揭东、揭西汕尾的陆河相接，兴宁盆地为该地区最大的盆地，面积大概在360平方公里左右，该市坐落于五岭山脉的南面，海拔在500米之下的丘陵山地为全市的主要地形情况，含有丰富的钾，有肥沃的土壤，并且地下资源在梅州地下非常丰富。
2具体的应用分析2.1具体的钻探分析在GB50021-2001岩土工程勘察规范的基础上，与建筑场地的特点结合起来，共将15个勘探孔布置了出来，都是技术孔。
“(-K)”剖面法对高密度电法资料处理效果初探沙丽【摘要】鉴于当前高密度电法资料的常规处理方法现状,笔者将反射系数法(简称“K”剖面法)用于高密度电法资料处理中.通过对某岩溶地区高密度电法勘察资料的“K”剖面法处理,验证了“K”剖面法处理高密度电法资料的可行性和实用性.论文还将“K”剖面法与RES2DINV软件处理效果进行比对分析,其结果表明“K”剖面法在高密度电法资料处理中具有明显的技术优势.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2015(012)003【总页数】4页(P338-341)【关键词】“(-K)”剖面法;高密度电法;数据处理;岩溶探测【作者】沙丽【作者单位】长江大学地球物理与石油资源学院,湖北武汉434023【正文语种】中文【中图分类】P631.31 引言近年，地球物理勘探者大多采用瑞典RES2DINV软件对高密度电法资料进行反演并绘制成ρs断面图，再展开分析、解释[1～3]。
但在具体的资料解释中，利用RES2DINV软件处理的高密度电法数据结果往往不能很好地反应地下异常。
因此，笔者在勘察某大桥桥墩围岩的岩溶分布和发育情况时，采用剖面法对高密度电法数据进行资料处理，并将剖面法与RES2DINV软件的处理效果进行比对分析，结果表明剖面法在高密度电法资料处理中具有明显的技术优势。
2 剖面法的基本原理剖面法又称“反射系数电法勘探”，是由孙经荣先生于20世纪70年代提出的一种用于电法勘探资料的解释方法[4]。
最初的剖面法是通过对电测深曲线进行一次微分而获得反射系数K参数，1978年后，该方法的研究取得了新的进展，通过公式推导获得了另一参数——似真电阻率ρz，这使得K剖面法不仅能得到各层的电阻率，还能利用ρz求得填充系数、孔隙度等岩石力学指标。
随着对剖面法研究工作的不断深入，人们发现利用反射系数K12可以从实质上有效解决剖面法中的地形及旁侧影响[5]。
到目前为止,剖面法已经形成了一套比较完整的理论，是一种有效的电法勘探资料解释方法[6]。
高密度电法在尼泊尔某水电站勘察中的应用摘要：准确地查明水电站坝址区地质地层状况，提供合理的岩土物理力学参数对坝址的设计至关重要。
本文介绍了高密度电法在尼泊尔某水电站跨河勘察实例，结合钻孔资料对高密度在厚覆盖层中的反演结果进行解释分析，阐述了高密度电法在厚覆盖层地区水电站勘察中较好的应用效果。
关键词：水电站勘察高密度电法厚覆盖层1.勘探区概况尼泊尔某水电站处在尼泊尔卡利甘达基河峡谷段，拟规划坝址区下伏地基结构复杂，根据前期地质勘探成果及现场踏勘情况，测区覆盖层多系第四系冲积物、残坡积物、崩积物等表层覆盖物，且覆盖层非常厚，成分主要为粘土、砂、粉砂及碎块石、卵砾漂石等。
基岩多为弱风化片麻岩、片岩为主。
确定使用高密度电阻率法对拟规划坝址区等处进行勘察，初步查明场地内岩土层的分布及构造等情况。
2. 高密度电法工作方法概述2.1高密度电法工作原理高密度电法作为地球物理勘探方法的一种，具有探测范围广、效率高等特点[1]。
高密度电法基于传统的对称四极直流电测深法基本原理[2]，是集电剖面法和电测深法为一体的电法勘探方法。
高密度电法自动化采集存储大量的数据点，提高了工作效率，并有效避免了人工操作可能出现的错误。
仪器采集的大量数据为反演提供基础，对小目标的浅层勘探提供了可靠的保证。
2.2装置选择及外业工作方法简述为保证高密度数据横向和垂向的反演精度，对排列装置的选择多次进行现场试验[3]。
经过验证，温纳抗噪性强，在地形起伏较大的时候数据质量稳定性较好，反演结果更加可靠。
对于水电站的坝址区勘察，选择温纳装置效果更好。
现场工作中选取了温纳（α）排列装置，温纳装置测量原理见图1。
A和B为供电电极，M和N为测量电极，在测量过程中A、B、M、N逐点同时自排列起始端向末尾段移动，并始终保证AM=MN=NB，最终可得到倒梯形电阻率断面。
图1 温纳排列装置测量原理示意图实际工作中，需根据勘探范围以及场地条件合理布置排列长度。
为确保电极接地良好，在高密度数据采集之前需对电极进行接地电阻检查，采集过程中供电电压根据规范合理控制。
高密度电法的发展与应用董浩斌, 王传雷(中国地质大学地球物理系,湖北武汉430074)摘 要:文中从电极排列、反演处理方法、仪器等几个方面,介绍了高密度电法的发展,说明了所有电极排列方式是从对称四极、单极偶极和单极单极发展而来。
在反演方法软件方面,介绍了基于圆滑约束最小二乘法及计算机反演快速计算程序。
同时,提出供电时间、极化补偿和电极转换开关是高密度电法仪器发展的关键技术。
文中列举了高密度电法在多个领域的应用简况,最后提出了高密度电法在今后发展的趋势为高密度激发极化法、三维高密度电阻率法。
关键词:高密度电法;电极排列;反演软件;仪器;电阻率成像中图分类号:P631.3 文献标识码:A 文章编号:10052321(2003)01017106收稿日期:20030110;修订日期:20030220基金项目:国家“九五”重点攻关项目(96-221-01-02)作者简介:董浩斌(1964— ),男,博士,教授,地球物理及智能化仪器专业,主要从事地学、工控等智能化仪器仪表的研究开发、信号处理等研究和教学工作。
1 高密度电法发展概况这里的高密度电法指的是直流高密度电阻率法,但由于从中发展出直流激发极化法,所以统称高密度电法。
高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法,野外测量时只需将全部电极(几十至上百根)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自动采集。
当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物理解释的结果。
显然,高密度电阻率勘探技术的运用与发展,使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
由于高密度电阻率法所具备的上述优势,因此相对于常规电阻率法而言,它具有以下特点:(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,脱机处理后还可以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,勘探能力显著提高。
关于阵列电探的思想在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,我国原地质矿产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,也研制成了几种类型的仪器。
目前,研究高密度电法的方法技术和仪器的主要有中国地质大学等,生产仪器的还有原长春地质学院、重庆的有关仪器厂家。
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察领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。
2 高密度电法电极排列的发展(1)高密度电阻率法测量方式:高密度电法开始时,研究的排列方式主要有3种:α,β和γ[1～8]。
现第10卷第1期2003年3月地学前缘(中国地质大学,北京)Earth Science Frontiers (China University of Geosciences ,Beij ing )Vol .10No .1M ar .2003在排列方式已发展到十几种。
不过仔细研究就可发现,所有排列都是从对称四极(施伦贝谢尔,Schlum -berger )、偶极偶极(dipole -dipole )、单极偶极(pole -dipole )、单极单极(pole -pole )演变而来(其中,γ排列方式无变种)。
如:AM =MN =NB 时,Schlum -berger 排列就变成α排列;AB =BM =MN 时,偶极偶极排列就变成β排列;对于单极偶极排列,就有AMN ,M NB ,A M =MN 和AM ≠MN 等4种。
至于所谓的滚动排列装置,在电极排列方式上基本不变,只不过是其排列方式有利剖面滚动衔接而已。
图1 高密度电阻率法常用排列示意图Fig .1 Common arrays used for 2D resistivity imaging surveysA ,B —供电电极;M ,N —测量电极;a —电极距;n —电极系数(2)高密度电阻率法反演的发展:国内研究反演方法的很多,如王兴泰等“电阻率图像重建的佐迪(Zohdy )反演及其应用效果”(1996年)[1～8];王若等“用改进的佐迪反演方法进行二维电阻率图像重建”(1998年);张大海等“二维视电阻率断面的快速最小二乘反演”(1999年);王丰等“改进的模拟退火方法及其在电阻率图像重建中的应用”(1999年);王运生等“用目标相关算法解释高密度电法资料”(2001年);但真正推出商用软件的不多。
国外主要研究计算机自动二维、三维反演。
二维反演程序是基于圆滑约束最小二乘法(deGroot -Hedlin 和Constable 1990,Sasaki 1992)的计算机反演计算程序,使用了基于准牛顿最优化非线性最小二乘新算法(Loke 和Barker ,1996)[7,8],使得大数据量下的计算速度较常规最小二乘法快10倍以上。
圆滑约束最小二乘法基于以下方程(J ′J +uF )d =J ′g (1)其中,F =f x f x ′+f z f z ′;f x =水平平滑滤波系数矩阵(horizontal flatness filter );f z =垂直平滑滤波系数矩阵(vertical flatness filter );J =偏导数矩阵;J ′=J 的转置矩阵;u =阻尼系数;d =模型参数修改矢量(model perturbation vecto r );g =残差矢量(dis -crepancy vector )。
这种算法的一个优点是可以调节阻尼系数和平滑滤波器以适应不同类型的资料。
反演程序使用的二维模型把地下空间分为许多模型子块。
然后确定这些子块的电阻率,使得正演计算出的视电阻率拟断面与实测拟断面相吻合。
对于每一层子块的厚度与电极距之间给一定的比例系数。
最优化方法主要靠调节模型子块的电阻率来减小正演值与实测视电阻率值的差异。
这种差异用均方误差(RM S )来衡量。
然而,有时最低均方误差值的模型却显示出了模型电阻率值巨大的和不切实际的变化,从地质勘察角度而言,这并不总是最好的模型。
通常,最谨慎的逼近是选取迭代后均方误差不再明显改变的模型,这通常在第三和第五次迭代之中出现。
M .H .Loke 的二维、三维电阻率法和激发极化法反演程序已商品化,被国内外大多数公司、单位所使用,并与仪器相配套。
(3)深度问题:电阻率法的探测深度随着供电电极AB 距离的增加而增大,当隔离系数n 逐次增大时,AB 电极距也逐次增大,对地下深部介质的反映能力亦逐步增加。
常规电阻率法在资料处理时多是以AB /2为深度,为此,国内一些单位在处理高密度电法资料时,用SUFER 软件形成视电阻率断面图进行解释,没有进行反演处理。
解释多数凭人的经验。
在高密度电法中,由于极距小,地电信息丰富,人工解释的方法往往会造成误解。
在M .H .Loke 的二维反演软件中,层厚的设置:对于温纳和施伦贝谢尔排列,第一层子块的厚度设置为0.5倍电极距。
对于单极单极、偶极偶极和单极偶极排列,首层层厚分别设置为0.9,0.3及0.6倍电极距。
后继层的厚度依次递增10%(或25%)。
层厚也可由使用者设置改变。
(4)图示方法:高密度电阻率剖面一般采用拟断面等值线图、彩色图或灰度图表示,由于它表征了地电断面每一测点视电阻率的相对变化,因此该图在反映地电结构特征方面具有更为直观和形象的特点。
(5)资料处理:数据圆滑是资料处理的常用方法之一,原则上适用于各种电极排列的测量结果,但是考虑到偶极排列(包括偶极偶极、单极偶极和β排列)异常和地电体之间具有较复杂的对应关系,因此,一般只对温纳四极排列(即α和施伦贝谢尔排列)的测量结果进行圆滑处理。
圆滑处理一般采用坏点切除和滑动平均等。
3 高密度电法仪器的发展高密度电法是在常规电法基础上发展起来的,高密度电法仪实质上是一个多电极测量系统,所以,高密度电法仪形式是普通的电测仪+电极转换开关。
早期,电极转换由人工进行,后来微型计算机(处理器)的发展,电极转换开关实现了自动化。
高密度电法测量系统包括数据收录和资料处理两大部分。
高密度电法仪器结构上的主要问题是:如何实现测量主机与众多电极之间的连接。
为此,出现两种形式:传统式高密度电法仪和分布式智能化高密度电法仪。
(1)传统式高密度电法仪结构如图2,一般60根电极,通过60根导线(有的做法是用10芯或12芯的电缆,有的干脆用工程浅层地震图2 传统式高密度电法仪结构示意图Fig .2 Schematic of traditional multi -channel2D res istivity imagingmeter图3 新型分布式智能化高密度电法仪结构示意图Fig .3 Schematic of new distributed multi -channel2D res istivity imaging meter仪的检波器电缆,这样势必会造成耐压低、电流小)与电极转换器连接。
电极转换器有前述的两种,一种是步进电机驱动的机械触点式,由60路触点底盘、4路触点、电极排列选择开关、驱动隔离电路及步进电机等部件组成,由工程电测仪控制步进电机的转动,以实现不同的电极极距和不同的排列方式。
再一种是继电器型电极转开关,工程电测仪输出一定的控制数码,通过译码电路分别驱动不同的继电器的吸合、释放,达到不同电极、不同极距的切换。
这两种转换开关的仪器有两点问题值得注意:机械式的问题主要是机械触点接触可靠性;继电器式主要是连接电线问题(前者同样存在此问题)。
(2)新型分布式智能化高密度电法仪结构示意如图3[9]。
主要由笔记本式计算机(或工控机)、主机、主电缆和电极连接盒等组成。
主机包括发送控制命令、接收信号等部分;主电缆由10芯电线组成,主要作用是信号传输;电极连接盒根据主机的命令进行电极转换和数据采集、传输。
由于是一根电缆覆盖所测量的剖面,并且使用微机进行控制,使得每一个电极都可能成为A ,B ,M ,N 极,中国地质大学(武汉)研制生产的分布式高密度电法仪最多可进行240道电极输入,原则上可方便地进行无限扩展(由于受导线电阻、工作电流、工作电压和干扰的原因的限制,所以建议道数不要过分追求),整套仪器体积小、重量轻;再者,电极的连接是任意的,使用十分方便。
