高密度电阻率法在晋阳古城考古勘探中的应用
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□张欣早在20世纪60年代,我国就有用地球物理方法探查古墓的先例。
经过半个多世纪的实践应用,现已发展到将遥感、电法、磁法、探地雷达和水下声纳等多种地球物理探测手段应用到考古勘探中。
物探考古在一定程度上克服了传统“洛阳铲”难以解决的砾石层和水位层等地层困难,同时实现了考古界“无损探测地下文物”的愿望。
一、晋阳古城简述晋阳古城遗址位于太原市东、西两山之间的广大地区,由城池区域、古墓葬区域、宗教祭祀区域组成。
城池区域东西长4750米,南北宽3750米,面积约20平方公里。
地面现存遗迹有西墙残垣、西南城角、宫城基址等。
对晋阳古城遗址进行深入研究,确定其历史时期,对太原历史、山西历史有着重要的科学意义。
运用现代地球物理方法辅助洛阳铲勘探研究晋阳古城遗址也适应时代的需要。
二、高密度电阻率法在古城勘探中的尝试1.高密度电阻率法简介高密度电阻率法是一种阵列勘探方法。
是把很多电极同时排列在测线上,通过对电极自动转换器的控制,实现电阻率法中各种不同装置、不同极距的自动组合,从而一次布极可测得多种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。
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。
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。
其工作原理如图一所示。
此次高密度电法野外工作使用的仪器为E60M 型高密度电法工作站,它是一种新型的电法仪。
仪器采用程控方式进行数据的采集和电极控制,采集的数据以图像的形式实时显示在屏幕上,以便随时可以监控资料的质量。
2.古城城墙物性晋阳古城城墙为夯土墙,地表仅有少量残存,但地下保留有大量的墙基。
在其营造过程中,土质材料经层层夯打,其密度产生了变化。
加之夯土中又可能人为掺杂着一些物质(如陶片、烧土颗粒等),其结构与硬度等发生一定的变化,与周围土质有一定的差异。
高密度电阻率法及其在工程勘查中的应用摘要:本文简要介绍了高密度电阻率法的发展、基本工作原理、野外工作方法和室内资料处理方法,以实例说明高密度电阻率法在工程勘查的工作应用,阐明充分研究工作区地质及地球物理条件,恰当选用物探方法,合理进行工作部署,从而取得良好的勘查效果的工作思路。
关键词:高密度电阻率法;电阻率;温纳装置;偶极装置;RES2DINV二维高密度电法反演软件1 高密度电阻率法的概述高密度电阻率法又称为电阻率影像法。
该方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。
高密度电法的基本设计思想在上世纪七十年代末就由英国的地球物理工作者提出了。
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。
八十年代中期,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。
八十年代后期,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、研制成了几种类型的仪器。
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察领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。
2 工作原理与仪器简介2.1 高密度电阻法的基本工作原理高密度电阻率法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同,是以地壳中不同岩(矿)石的电阻率差异为基础,通过观测和研究人工电场的分布规律和特点,实现解决各类地质问题的一种电法勘探方法。
将直流电送入地下,在地下即可建立起人工电场。
如果在电场控制的范围内存在不同的导电岩(矿)石时,它们就会影响正常电场的分布,使正常电场产生畸变。
高密度电阻率法在地质勘探中的应用摘要:伴随当前地球物理勘探技术的日益发展,电法在地质勘探工作中发挥着越来越重要的作用。
而电法之中的高密度电阻率法具有密度高、获取地质信息速度快、获取信息可信度高等优点,在地质勘探工程中对其的广泛应用,取得的成效显著,因此,在未来的同类工作中应加强对高密度电阻率法的应用,使其得到推广。
本案主要对此电法的应用发展、工作的原理以及结合实际应用进行分析探究。
关键词:高密度;电阻率法;勘探;探测效果高密度电阻率法在实际勘探中的应用,是一种列阵勘探方法,主要是通过将电极装置的位置进行改变,垂直方向与收集水平在地质体上的相对视电阻率,由于视电阻率所产生的差异,将会清晰反演出地质体的详细分布情况,进而使地质问题得到有效解决。
高密度电阻率法已经被广泛应用与国内外的各种物探领域中。
其中包括对石油、天然气、煤炭等多种矿产资源的勘探,近些年有推广到了环境监测与地质工程领域中来,与人们生活息息相关。
高密度电阻率法的发展应用高密度电阻率法无论是在国内,还是在国外的应用领域都是非常广泛的,有许多著名的专家学者对其进行了深入、全面而又系统的研究。
其成果主要有以下方面:张献民于1994年应用此电法对煤田分布的状况进行探测;同年,刘康和应用其对地表断层进行研究,发现了地表的断层状况。
在1997年,由侯烈忠等人员应用此电法对机场跑道进行实测,从所得数据分析可以看出,对跑道所具有的异常特征进行了真实反映。
至2001年,郭铁柱运用高密度电阻法对水坝的渗漏情况进行勘察,并取得优良效果。
吴长生使用此方法对堤坝所存在的安全隐患进行了有效确定。
并结合所勘察的结果提出了治理的建议;此外,在湘西北的岩溶地区,杨湘生运用此电法寻找水源,精确的划定井位;刘晓东在2002年使用高密度电阻率法对岩溶灾害进行调查,比较真实的掌握了岩溶的发育情况。
当今国外社运用高密度电阻率法使用也很广泛,大多被应用于地下水位的探测、湖底、海底等电阻率分布的状况、污染物侵蚀分布状况、隧道开挖的方案是否具有可行性、检测堤坝的隐患等方面。
高密度电法在古墓探测上的应用何培;吴德宽;周鹏;刘云彪【摘要】选取粘土层中的古墓作为探测对象,采用高密度电法探测该类型古墓,取得了良好的效果.高密度电法快速、无损的探测手段可为该类型古墓的寻找、结构探测、现状评价提供手段,为文物保护、抢救发掘等工作方案的制定提供依据.【期刊名称】《资源环境与工程》【年(卷),期】2015(029)006【总页数】4页(P1029-1032)【关键词】考古;物探;无损探测;文物保护【作者】何培;吴德宽;周鹏;刘云彪【作者单位】湖北省地质局水文地质工程地质大队,湖北荆州434020;湖北省地质局,湖北武汉430022;湖北省地质局水文地质工程地质大队,湖北荆州434020;湖北省地质局水文地质工程地质大队,湖北荆州434020【正文语种】中文【中图分类】P631.3在平原、岗地等地带,众多的古代墓葬选择在地势相对较高的岗地进行墓坑开挖,棺椁下放后,在棺椁四围及上方用青膏泥进行密封,再在其上回填五花土至墓坑口,其上再用封土堆积成一个土包。
青膏泥是一种渗透性很小的封堵材料,用来避免地下水进入墓室,对其内造成损坏。
五花土是开挖墓坑的土,对其进行一定的处理后夯实而成。
封土可能是其他地段土质较好的土体,进行适当的加工处理后,夯实回填而成。
相对而言,三种回填物中青膏泥的渗透系数最小,封土次之,五花土的渗透系数最大。
由于土体的扰动以及处理,回填物与墓坑周围的土体可能有较大的物理性质差异,墓葬回填物一般经过夯实处理,在渗透性能上与围土的差异较大,推测其在导电性能上存在较大的差异,具备采用电法等手段进行探测的前提条件。
高密度电阻率法是一种阵列勘探方法[1],是直流电法的发展,其功能相当于测深与电剖面法的结合。
由于采用计算机技术进行自动观测,其效率相比人工观测有很大的提高。
为快速解决地质勘探提供了一种手段。
通过电极向地下供电,使其形成人工电场,测量电场,了解地下介质电阻率的分布,从而推断解释地下地质结构。
讨论高密度电阻率法在地质勘探中的应用随着勘探技术的不断发展,电阻率法技术也随之提高,现已被广泛用到地质勘探当中。
其中,高密度电阻率法具有很多优点,譬如获取信息大而且速度快,测点密度高及分辨率高等,在现如今地质勘探的使用当中,取得了较为理想的效果,因此这种勘探方法应该逐步进行推广,使之合理被使用。
标签:高密度;电阻率发;地质勘探;应用一、前言高密度电阻率法是在常规直流电法的基础上通过观测系统的电极排列而形成的一种直流电法勘探新技术。
通过对电极装置位置的改变,收集水平和垂直方向上地质体的相对视电阻率,通过视电阻率的差异反演出地下地质体的分布情况,从而帮助解决不同的地质问题。
相对于常规电阻率方法,高密度电阻率法具有以下优点:电极布设一次完成,这使数据采集系统有较高精度和抗干扰能力;能进行多种电极方式的测量,获得的资料更加丰富;野外数据采集、收录实现了自动化和智能化;数据处理、成像显示实时一体化。
随着经济的不断发展,高密度电阻率法被推广到许多地质工程领域,由于其应用范围广泛,物理勘探技术为国家经济发展做出了有力贡献,因此它和人们的生活密切先关,其作用也不可忽视。
二、高密度电阻率法及其工作原理1、高密度电阻法高密度电阻法已被国内外广泛运用于各种领域,譬如,隧道开挖方案可行性、堤坝隐患监测、污染物侵蚀分布、高速公路勘探及地下水位探测等方面,而且许多专家先后都做了深入研究,结果说明高密度电阻法在这些领域当中,为其提供了准确实际意义上的服务,起到了良好的效果,因此其重要性不言而喻。
2、高密度电阻法的工作原理高密度电阻率法根据现场环境地质调查及水文工程需要而研制开发出的一种电探探测系统,见图1,包括数据的采集、资料处理两部分。
高密度电阻率法实现了数据的快速采集与分析处理,从而改变了电法勘探的传统的低效运作模式,大幅度提高了工作效率,勘探的智能化程度向前迈进了一步。
高密度电阻率法与常规直流电法相同,以探测地下目标体与围岩间电性导差异为基础的一种地球物理勘探方法。
浅析高密度电阻率法在工程勘察中的应用摘要:本文就高密度电阻率法在工程勘察中的应用为课题,对其高密度电阻率法在工程勘察应用中的工作流程以及高密度电阻率法的施工的制约因素进行了分析探讨,并阐述了高密度电阻率法的实际应用。
关键词:高密度电阻率法;工程勘察;应用引言高密度电阻率法测试工作,为工程地质勘察提供必要的地球物理依据,查明地层分布情况,确定相应沟谷覆盖层厚度,具有多电极高密度一次布极并实现了反演成像、数据采集的自动化、跑极等特点,在地质勘察以及采空区调查等方面,都发挥着重要的作用,并能取得良好的效果。
一、高密度电阻率法的原理高密度电法是一种阵列式勘探方法,布设在地面的若干根电极一次性布设完成,布设完成后由仪器自带的计算机控制进行数据采集,它与常规电法相比,高密度电法数据实现了自动化或半自动化的数据采集,大大提高了工作效率。
高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法基本相同,它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法。
高密度电法的勘查基础和前提是地下介质间的导电性差异,和常规电法一样它通过A,B电极向地下供电流I,然后在M,N极之间测量电位差△U,从而可求得该点M,N之间(一般是MN的中点位置)的视电阻率,根据实测的视电阻率剖面数据,由专业反演软件进行反演计算和成图,便可获得地层中的视电阻率图像分布情况。
由多路电极转换器、电极系、主机三个部分组成了高密度电法数据采集系统。
通过电缆,多路电极转换器控制电极系各电极的供电与测量状态;主机通过通信电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令,向电极供电并接收、存储测量数据。
高密度电阻率法的工作方法一套完整的高密度电阻率法系统包括数据采集系统和资料处理系统二部分,数据采集系统在野外现场工作时,只需要将全部的电极设置在一定间隔距离的测点上,为了兼顾效率和勘查精度,观测点间距一般为0.5米到10米,其观测密度远比常规的电阻率法大得多。
高密度电阻率法数据采集系统有不同的布极和跑极方式,它们的共同特点是各电极点保持一定排列顺序通过距离的不断变化沿测线移动,逐点观测电位差ΔUMN、供电电流I,并算出视电阻率ρs ,通过反演得到模型电阻率断面图。
高密度电阻率法在古墓探测中的应用及启示高密度电阻率法是一种地质勘测技术,它可以有效地应用于古墓探测中。
古墓探测是具有千年历史的文化遗产保护工作,具有极大的科学研究和历史意义,高密度电阻率法在古墓探测中起到了重要的作用。
首先,高密度电阻率技术易于安装和操作,可以对古墓进行全面的地质研究,可以准确的界定墓穴的位置,提取墓穴的深度,在很大程度上提高了古墓探测的成像质量。
此外,高密度电阻率法能够准确的判断探测的古墓的类型以及位置,可以帮助相关部门更加准确的地划分现存古墓的范围,有助于保护古墓遗迹,也能够更好地了解历史文化。
其次,高密度电阻率法也能够有效地识别古墓周边地质构造,可以更好地判断古墓的淤泥结构,只要有足够的条件就可以准确地识别探测目标物。
此外,高密度电阻率法还可以利用地磁数据进行墓穴探测,从而更好地应用于古墓的精细化勘察,可以帮助相关部门实施准确的保护措施,避免存在非法摘取碑文,抢夺文物考古遗迹的行为。
最后,高密度电阻率法还可以定位古墓地质构造的类型、强度、
及古墓的深度等等,有助于探究古墓的历史信息,比如古墓的形状,
古墓的建造时间,以及古墓中可能存在的文物等,从而能够更全面准
确地了解到古墓的科学信息及历史文化宝藏。
总之,高密度电阻率法在古墓探测中的应用提高了古墓探测的准
确性和成像质量,为文物考古遗迹的保护和科学研究工作提供强大的
支撑。
高密度电阻率法在古墓探测中也具有广泛的山脉研究等其他应用,它能够有助于古文明文物保护、发现文物宝藏、科学研究等事项,因此,应加强对高密度电阻率法的研究,确保其在古墓探测等工作中
的有效使用。
高密度电阻率法及其在工程勘查中的应用黄晓明摘要:本文简要介绍了高密度电阻率法的发展、基本工作原理、野外工作方法和室内资料处理方法,以实例说明高密度电阻率法在工程勘查的工作应用,阐明充分研究工作区地质及地球物理条件,恰当选用物探方法,合理进行工作部署,从而取得良好的勘查效果的工作思路。
关键词:高密度电阻率法;电阻率;温纳装置;偶极装置;RES2DINV二维高密度电法反演软件1 高密度电阻率法的概述高密度电阻率法又称为电阻率影像法。
该方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。
高密度电法的基本设计思想在上世纪七十年代末就由英国的地球物理工作者提出了。
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。
八十年代中期,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。
八十年代后期,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、研制成了几种类型的仪器。
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察领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。
2 工作原理与仪器简介2.1 高密度电阻法的基本工作原理高密度电阻率法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同,是以地壳中不同岩(矿)石的电阻率差异为基础,通过观测和研究人工电场的分布规律和特点,实现解决各类地质问题的一种电法勘探方法。
将直流电送入地下,在地下即可建立起人工电场。
如果在电场控制的范围内存在不同的导电岩(矿)石时,它们就会影响正常电场的分布,使正常电场产生畸变。
综合地球物理方法在晋阳古城墙遗址勘测中的应用研究王天意;杨进;刘明;闫天龙;贾忠嫒【期刊名称】《文物保护与考古科学》【年(卷),期】2016(028)001【摘要】为探明晋阳古城不同赋存类型城墙遗址的地球物理特征及遗存状态,研究综合地球物理方法勘查古城墙的有效性及最优组合方案,为此采用磁法、高密度电阻率法、探地雷达法、γ能谱法对晋阳古城三种不同类型的古城墙进行了勘查;结合二维及三维的数据处理方法及显示手段对城墙遗址进行定性及定量描述;探讨多方法勘查成果的集成解释方案,并在此基础上总结出了不同类型城墙遗址的地球物理模型及相应的最优勘查方法组合:对西城墙,采用高密度电阻率法和探地雷达法;对东南城墙,采用磁法和高密度电阻率法;对北城墙,采用高密度电阻率法和探地雷达法.本研究结果可为晋阳古城遗址下一步的开发保护工作提供技术依据,也可为同类探测工作的开展提供指导作用.【总页数】9页(P77-85)【作者】王天意;杨进;刘明;闫天龙;贾忠嫒【作者单位】中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631;K854【相关文献】1.良渚遗址古水系调查中的综合地球物理方法 [J], 林金鑫;田钢;王帮兵;许德树;刘菁华;赵文轲2.综合地球物理方法在高速公路深埋隧道地质隐患勘察中的应用研究 [J], 谢忠;罗忠祥;张寒韬;浦恩虎;詹学贵;史永杰;代柳娟3.综合地球物理方法在隧道塌方处置中的应用研究 [J], 陈亚乾;李天;普新凯4.综合地球物理方法在岩溶地面塌陷地质灾害调查中的应用研究 [J], 陈建龙;汤洪志;杜春龙;肖小松;游陈5.实景三维建模技术在南宋德寿宫遗址考古勘测中的应用研究 [J], 万铭;施梦以;陈梦琳因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高密度电阻率法在考古勘探中的应
用
高密度电阻率法是一种广泛应用于考古勘探的地球物理测量方法,它是利用电阻率和电导率测量地下介质的绝缘性、导电性及其变化情况,以及地表及地下结构形态来探测考古遗迹的一种方法。
高密度电阻率测量是在某一特定空间尺度上向地下发出电场,利用电流流经地下介质时,随着地下介质的不同,会产生电阻率和电导率的差异,从而获得地下介质电性参数的变化情况,从而探测考古遗迹的信息。
高密度电阻率法主要使用的测量装置为高密度电阻率仪,它可以测量地下介质的电阻率或电导率,根据电阻率和电导率的变化状况,可以推断出地下介质的结构特征。
通过高密度电阻率法,可以探测到考古遗迹周边的地下介质特征,通过对比地下介质的电性参数变化,可以识别出考古遗迹的类型和位置,从而为考古发掘提供更多的参考信息。
高密度电阻率法在考古勘探中的应用有很多,它不仅可以帮助考古学家识别出遗址的类型和位置,而且可以有效地测量考古遗址的大小和深度,还可以检测出墓葬位置
的深度,以及墓葬的附属物,如墓室、围墙、护墓石等。
此外,高密度电阻率法还可以检测出考古遗迹内部的地下水,以及地下遗迹所处地层的结构特征,从而为进一步发掘考古遗迹提供依据。
高密度电阻率法具有测量快速、精度高、成本低、可以大范围测量等特点,因此在考古勘探中也是被广泛使用的一种技术手段。
相对于传统的地质勘探技术手段,高密度电阻率法能够更好地检测出地下介质的结构特征,从而更加准确的发现考古遗迹的位置和形态,在考古发掘中发挥着重要作用。
总之,高密度电阻率法是一种在考古勘探中被广泛应用的物理测量技术,它可以有效地检测出地下介质的结构特征,从而帮助考古学家准确发掘考古遗迹。
高密度磁测在晋阳古城遗址城墙勘探中的应用作者:赵攀来源:《科学导报》2015年第74期晋阳古城遗址,位于太原市晋源区,始建于春秋周敬王二十三年(前497),焚毁于北宋太平兴国四年(979),最早见于《左传》鲁定公十三年“秋,赵鞅入于晋阳以叛”。
古城遗址位于晋源区太原东西两山之间的广大地区,面积约合200平方公里,由城池遗址、古墓葬遗址、宗教祭祀遗址组成。
城池遗址东西宽4750米,南北长3750米,面积约20平方公里。
城址四至:西界罗城村至南城角村一线,北界罗城村至庞家寨村,东界庞家寨村至南一线,南界南城角村至南、北瓦窑村一线。
地面现存遗迹有西墙残垣、西南城角、宫城基址及城址腹地的古村落。
古城东西宽4750米,南北长3750米,面积约20平方公里,地面现存遗迹有西墙残垣、西南城角、宫城基址。
遗址地处中原农耕与北方游牧文化交流、融合的关键地带,历经赵国初都、汉晋干城、东魏霸府、北齐别都、盛唐北京,是我国历史上最著名的古代城市之一,因晋阳古城被泥沙深深地掩埋,所以利用地球物理探测手段对晋阳古城的城市布局进行研究,就具有十分重要的意义。
2013年4~5月,为了配合晋阳古城遗址公园建设,做好遗址公园范围内的文物保护工作,我们应用高精度磁测对晋阳古城西城墙、东南城墙及北城墙三个测区内的古城墙遗址存在及分布情况进行探测。
高精度磁测是近几年发展起来的一种新的磁测技术,它使观测精度从过去的几十个nT提高到现在的几个nT或1nT左右,且操作简便、工作效率高,并具有信息量多、弱异常特征可靠性高的特点,大大提高了磁法解决地质问题的能力,拓宽了磁法勘探的应用领域。
高精度磁测主要测量地下实际地磁场异常强度的值,其磁异常值的大小也反映了地下一定深度地质体磁场的变化规律。
此次高精度磁测布设测区设计测线24条,测点1357个,抽检测线4条,分别为北城墙10线、20线、东南城墙1线、西城墙沿线。
一、西城墙测区西城墙测区布置了一条勘探测线,即WW01测线,这条测线敷设于康培园林区内,剖面起点坐标为:X:10859.59,Y:48344.68,剖面长度110米,方位角为107°。
│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。
高密度电阻率法在工程勘察中的应用时贵平【期刊名称】《《世界有色金属》》【年(卷),期】2019(000)013【总页数】2页(P184-185)【关键词】地质; 工程勘察; 高密度电法【作者】时贵平【作者单位】甘肃省地矿局第二勘查院甘肃兰州 730020【正文语种】中文【中图分类】P631.3高密度电阻率法测量成果既能反映地下某一深度沿水平方向地质体的电性变化,同时又能提供地层岩性沿纵向的电性变化情况,具备电剖面法和电测深法两种方法的综合探测能力。
基于以上优点,该方法广泛的应用于工程地质勘察、物探找水、考古、采空区评价、岩溶调查、滑坡等灾害调查方面。
1 高密度电法的基本原理高密度电阻率法是日本地质计测株式会社在20世纪80年代中期首次提出,并应用手动转换实现了野外数据采集。
20世纪80年代末,我国对该方法技术和仪器设备进行了开发研究。
进入90年代,我国成功研制高密度电阻率测量系统,并应用于工程勘察之中。
高密度电法为直流电法,是以探测地质体与围岩的电性差异为基础,达到精细化勘察的目的。
高密度电法集中了常规电阻率剖面法和测深法两者的优点,不仅可以观测目标体横向电性变化特征,同时还可以观测一定深度内电性的垂向变化规律。
其采集点密,测点间距可以根据勘察的目标体不同而进行灵活设计,从而弥补了常规电法数据量少、效率低的缺点,增强了解决问题的能力。
高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系三部分组成。
其野外可选工作装置类型较多。
笔者结合大量的勘察实例,认为温纳装置为首选的装置类型。
在高密度电法勘探中,为了达到精细勘察的目的,均应进行二维电阻率反演。
在进行反演前首先保证数据质量,对高密度原始数据应进行必要的数据复核,对不复核要求的坏点进行剔除,反演参数设置,根据剖面数据质量选择不同的迭代次数,笔者结合多次勘察案例认为高质量数据适当较少迭代次数,反演效果较佳。
2 工程实例(1)地质和地球物理条件。
某工程场地地形开阔平坦,原为农田,地势自北向南缓倾,地面高差小,场地内民居密集,南北向地表起伏较大,分布有众多的不良地质体,后经塌落或水田改造平整土地时填埋以及灌溉浇水陷落,在地表形成地裂缝和小范围塌陷,因其特殊的环境和成因,呈现出拉乱分布、形态各异、深浅差异大的特点,总结规律,认为暗埋不良地质体主要有以下几种类型。
高密度电阻率法在晋阳古城考古勘探中的应用
作者:张欣
来源:《文物世界》 2015年第5期
张欣
摘要:随着科技考古的发展,大量现代勘探手段被应用到考古领域中。
在晋阳古城城墙考
古勘探过程中,结合传统的考古技术手段,同时引入了地球物理方法中高密度电阻率法,研究
其在考古工作中的可行性,并最终取得了较好的效果。
关键词:高密度电阻率法晋阳古城考古勘探
早在20世纪60年代,我国就有用地球物理方法探查古墓的先例。
经过半个多世纪的实践
应用,现已发展到将遥感、电法、磁法、探地雷达和水下声纳等多种地球物理探测手段应用到
考古勘探中。
物探考古在一定程度上克服了传统洛阳铲”难以解决的砾石层和水位层等地层困难,同时实现了考古界无损探测地下文物”的愿望。
一、晋阳古城简述
晋阳古城遗址位于太原市东、西两山之间的广大地区,由城池区域、古墓葬区域、宗教祭
祀区域组成。
城池区域东西长4750米,南北宽3750米,面积约20平方公里。
地面现存遗迹有西墙残垣、西南城角、宫城基址等。
对晋阳古城遗址进行深入研究,确定其历史时期,对太原历史、山西历史有着重要的科学
意义。
运用现代地球物理方法辅助洛阳铲勘探研究晋阳古城遗址也适应时代的需要。
二、高密度电阻率法在古城勘探中的尝试
1.高密度电阻率法简介
高密度电阻率法是一种阵列勘探方法,是把很多电极同时排列在测线上,通过对电极自动
转换器的控制,实现电阻率法中各种不同装置、不同极距的自动组合,从而一次布极可测得多
种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。
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。
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。
其工作原理如图一所示。
此次高密度电法野外工作使用的仪器为E60M型高密度电法工作站,它是一种新型的电法仪。
仪器采用程控方式进行数据的采集和电极控制,采集的数据以图像的形式实时显示在屏幕上,
以便随时可以监控资料的质量。
2.古城城墙物性
晋阳古城城墙为夯土墙,地表仅有少量残存,但地下保留有大量的墙基。
在其营造过程中,土质材料经层层夯打,其密度产生了变化。
加之夯土中又可能人为掺杂着一些物质(如陶片、
烧土颗粒等),其结构与硬度等发生一定的变化,与周围土质有一定的差异。
据史料记载,晋
阳古城曾遭遇过大火、洪水破坏,这些势必会引起其物理性质相应变化,使得古城墙遗存与周
围非文化层在磁性、电性、介电性、放射性等方面存在一定的差异,这就为应用高密度电阻率
法探测晋阳古城地下城墙基础提供了可能。
3.野外试验方案
为了研究高密度电阻率法对不同类型古城墙探测效果的有效性.此次测量布置了三个测区:西城墙测区(康培园林区)、东南角城墙测区北瓦窑城墙地)及北城墙测区风峪沙河河道)。
在三个测区共布置了24条测线,点距2米,线距5米。
剖面长度共计2594米,测点总数为1321个。
4.成果解释与验证
以西城墙高密度探测成果为例进行异常特征分析,可见在其视电阻率断面图(图二)中,
整体呈现为西低东高的趋势。
在反演电阻率断面图(图三)中,剖面自西至东表现为西低东高,这与视电阻率断面反映一致.剖面可按电性变化特征整体分为三个层,其中第一层表现为高阻,主要存在于剖面的0~80m处,电阻率值大于30Ω·m,层厚度为0~0.5m:第二层表现为中阻,主要分布在剖面的26~96m处,顶深为Im.电阻率值为20~40Ω·m.层厚度2~4m不等:第三
层为高阻,主要存在于剖面的48~lOOm,顶深为2.5m左右。
在反演电阻率断面图中,发现两处低值电阻率异常和两处高阻异常,自西至东依次编号I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号异常,下面对每处异常进行分别描述。
结合西城墙的基本地质情况与高密度电阻率法的反演图,可知地表存在一厚度为0~0.5米的高阻层,电阻率值为≥35Ω·m.推断属第四系坡积冲积松散土层反映:地表以下为一中阻层,厚度为4~8m.电阻率值为12~25Ω·m,推断为中细砂层夹粘土层的反映:剖面底部为一高阻层,厚度为2~6m,电阻率值≥30Ω·m.推断为砂砾石层的反映。
其中在86~110米处为一局部低
阻体,电阻率值为20Ω·m左右,根据现场记录,此处地表水较丰富。
I号异常为低阻异常,
位于断面0~24米处,距地表2米处,存在厚度约为2米,电阻率值≤18Ω·m,形状规则,推断为地下古城墙的反映。
Ⅱ号异常为高阻异常,存在于20~40米处,存在一处局部高阻异常,
异常中心距地面1.5米左右,异常厚度约0.5~2米左右,电阻率值≥40Ω·m,推断为地下石质古建筑遗址反映。
Ⅲ号异常存在于38~46米处,电阻率值为21Ω·m,属局部粘土透镜体反映。
Ⅳ号异常位于剖面48~110米,顶深为3米的高阻体,推断为地下砂砾石层的反映。
三、结论
从西城墙视电阻率断面图和反演电阻率断面图,我们可得出如下结论:该测区高密度电阻
率法勘探的异常明显,古城墙距地表较浅,地下埋藏的古城墙,深约2米,宽约20米,厚约2米。
此次高密度电阻率法的解释成果也得到了洛阳铲的验证。
从晋阳古城墙勘探成果看,利用高密度电阻率法探测晋阳古城是高效可行的,将高密度电
阻率法技术引入到考古勘探中可发挥其高效、快速、无破坏性等特点。
此地球物理勘探方法与
洛阳铲勘探相结合是行之有效的。