高密度电法资料处理及解释
高密度电法-专著
图
(a)温纳α装置；(b)温纳β装置；(c)温纳γ装置；(d)偶极-偶极装置 (e)三极装置；(f)温纳-斯伦贝谢装置
2.装置特点及视参数的计算 （1）温纳装置 在高密度电阻率法中， 由于温纳装置与异常对应关系好， 是常用的装置之一。 最早的高密度电阻率法一般使用三电位电极系。 所谓三电位电极系就是将温纳装 置、偶极装置和微分装置按一定方式组合后构成的一种测量系统。这是由于电极 转换需要时间，因此当连接好等距的 AMNB 四个电极后，可以作三次组合，依次 构成温纳装置、偶极装置和微分装置，或称为温纳 α 装置、 温纳 β 装置和温 纳 γ 装置。这样在某一测点就可以获得三个电极排列的测量参数。 温纳装置对电阻率的垂向变化比较敏感，一般用来探测水平目标体。温纳装 置的装置系数是 2a ，相比于其它装置而言是最小的。因而同样情况下，可观测 到较强的信号，可以在地质噪声较大的地方使用。另一方面，由于它的装置系数 小，因此在同样电极布置情况下，它的探测深度也小。另外，温纳装置的边界损 失较大。 温纳 α 装置、温纳 β 装置和温纳 γ 装置三种排列形式（见图？？？）， 视电阻率参数及计算公式为：
其中 s ( L) 为电极距为 L 时全部视电阻率观测数据平均值。 （4）计算相对电阻率
y (i ) K ( L) x (i ) x x (i ) / s ( L)
通过计算相对电阻率， 可以在一定程度上消除地点断面由上到下水平地层的 对变化。因此，相对电阻率断面图照顾要反映地电体沿剖面的横向变化。 （5）对视参数分级 为了对视参数进行分级，首先必须按平均值和标准差关系视参数的分级间 隔。间隔太小，等级过密，间隔太大，等级过稀，都不利于反映地电体的分布。 一般情况下，以采用五级制为宜，即根据平均值和标准差的关系划分四个界限：
高密度电法解析
DUK-1探测系统测试记录仪
DUK-1探测系统电极控制仪
DUK-1探测系统工作站
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，
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。
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
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。
高密度电法数据处理
高密度电法数据处理一、引言高密度电法是一种地球物理勘探方法，通过测量地下电阻率的变化来推断地下构造和岩性的分布情况。
在进行高密度电法勘探时，需要对采集到的数据进行处理和解释，以获得准确的地下模型。
二、数据处理步骤1. 数据预处理在进行数据处理之前，需要对采集到的原始数据进行预处理。
这包括对数据进行滤波处理，去除噪声和异常值，以提高数据的质量和可靠性。
2. 数据分析与解释对预处理后的数据进行分析与解释，以获得地下构造和岩性的信息。
这可以通过绘制等电阻线图、剖面图和三维模型来实现。
通过观察数据的空间和时间变化规律，可以推断出地下构造的分布情况。
3. 反演处理反演处理是高密度电法数据处理的核心步骤之一。
它通过数学模型和计算方法，将观测数据转化为地下模型。
常用的反演方法有有限元法、有限差分法和最小二乘法等。
通过反演处理，可以获得地下电阻率的空间分布。
4. 数据解释与验证在进行数据解释时，需要将得到的地下模型与地质背景知识进行对比和验证。
这可以通过与钻探、地质剖面等数据进行对比，以确保解释结果的准确性和可靠性。
三、数据处理的应用高密度电法数据处理在地质勘探、环境调查和水资源评价等领域具有广泛的应用价值。
1. 地质勘探高密度电法数据处理可以帮助地质勘探人员了解地下构造和岩性的分布情况，指导矿产资源的勘探和开发工作。
通过分析电阻率数据，可以确定矿体的位置、大小和形态等信息。
2. 环境调查高密度电法数据处理可以用于环境调查和污染源追踪。
通过分析地下电阻率的变化，可以确定地下水和土壤的污染程度和分布情况，为环境保护和治理提供科学依据。
3. 水资源评价高密度电法数据处理可以用于水资源评价和地下水开发利用。
通过分析电阻率数据，可以确定地下水的含水层分布、储量和质量，为水资源的合理开发和利用提供技术支持。
四、总结高密度电法数据处理是一项重要的地球物理勘探技术，通过对采集到的数据进行处理和解释，可以获得地下构造和岩性的信息。
高密度电法
高密度电法
高密度电法：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。
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。
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。
高密度电法勘探的装置选择和资料解释
高密度电法勘探的装置选择和资料解释1 概况高密度电法勘探的出现使得电法勘探的野外数据采集工作得到了质的提高和飞跃，同时使得资料的可利用信息大为丰富，使电法勘探智能化程度向前迈进了一大步。
但高密度电法其核心只是实现了野外测量数据的快速、自动和智能化采集，它的工作实质依然是常规电法勘探原理，所以说它只是一种基于老原理的采集手段的提高，它并未脱离直流电法的框架，并算不得是一门全新的勘探方法。
但是，由于其采集密度的增大、排列装置的甑多，为传统电法带来了新的活力，同时也为技术处理带来了新的课题。
高密度电法勘探的装置选择、资料解释是两个关键环节。
排列装置选择得合适与否，直接关系到是否测试出探测目的所反映出的异常。
资料解释则是探测目的最终反映和探测效果最直接表达。
2 装置的选择选择哪种装置取决于场地大小、地形起伏、探测任务以及探测精度等因素。
2.1 场地因素如果场地开阔，一般都使用四极装置（α、α2），因为该方法会获得最大的测量电位。
这对于节省外接电源，减少供电电压，特别是压制干扰，增强有效信号，有着重要的意义。
如果场地不允许，那么最好使用三极装置（AMN、MNB），三极装置比四极装置将节省一半的场地。
2.2 地形因素高密度电法勘探应尽力避免地形的起伏,然而事实常难随人意，这时候就得考虑哪种装置受地形的影响最小。
在众多装置中，偶极装置受地形影响最为剧烈，它本身的电测曲线就已经复杂，如果加上地形的因素，其电测剖面形态会变得很难辨别。
其次是三极装置，该装置遇到山谷或山脊时电测曲线会出现多个峰值，并且AMN和MNB两个装置的反映程度不均衡，故而判别起来困难较大。
相对而言，四级装置受地形的影响较小，电测剖面形态比较好判断。
2.3 2.3 探测精度因素掌握探测精度(灵敏度)与装置的关系，是高密度电法中很重要的环节，也是众说纷纭，很难形成一个定论的问题。
根据《高密度电法探测岩溶试验》结果，β装置灵敏度最高，γ次之，α最次，而据中国地质大学罗延钟教授研究，不等距偶极最灵敏，β次之，α再次之，γ最次，许多生产单位只单纯使用α一种装置。
高密度电法探测及数据处理解释--答辩ppt
温纳装置 Wenner （Beta）
对比
温纳装置 Wenner （Alpha）
温纳装置 Wenner （Gamm a）
对比
温纳装置 Wenner （Alpha）
斯龙贝格 装置 Schlumb erger
对比
基底等值线图
5 结论
在这次实习中虽然在进行实地测量之前做了大 量的准备，但是在实地操作时还是遇到了许多的难 题，让我深刻体会到了光有书本上的知识是远远不 够的，我们必须通过实践将书本上的知识转化为自 己的知识。
首先将数据导入到软件当中，如果导入的数据 出现了异常点系统会提示数据有问题，就得对异 常点进行校正。
突变点消除
反演出图
在软件上直接进行最小平方法反演就直接可以得 到结果图
4 高密度电法的解释
这是东西向的第5条测线处理成果图也就是目标 测点上方的测线
温纳装置 Wenner （Alpha）
本次数据采集使用的是E60M型电法仪，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，以便您随时 可以监控资料的质量。
电极排列方式
E60M仪器可以进行多种装置类型的采集工作各种 装置形式的工作示意图如下
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《高密度电法资料处理及解释》实习报告
（姓名：范畅 班号：061084 指导老师：王传雷 成绩： ）
一、实习要求
(1) 每人选择相邻的两个排列的高密度测量数据文件进行处理；
(2) 处理内容包括数据圆滑、格式转换、二维反演计算； (3) 二维反演计算误差要求%20 ；
(4) 每人提交一份实习报告。
报告内容包括：
地质任务；测线位置及地下情况；高密度电法数据资料质量评价；高密度电法资料处理及地球物理-地质解释（岩溶、裂隙发育情况调查，发育深度识别，基岩面的岩性划分）；
二、实习内容与过程
1.地质任务
对广西合浦公馆石灰石矿区进行地球物理调查，探明岩溶、裂隙发育情况，发育深度识别，并进行基岩面等岩性划分。
2.侧线位置及地下情况
公馆矿区南邻北部湾，地表主要为虾池和荒地，地层比较单一。
上覆为第四系地层，局部基岩出露，揭露的第四系地层厚度为0-9米，其下为灰岩。
【地层】
区内出露的地层有上泥盆统天子岭组（D 3t ）、帽子峰组（D 3m ）和下石炭统孟公坳组（C 1ym ）。
简述如下：
A.天子岭组（D 3t ）
上部薄层条带泥灰岩、粉砂质灰岩、厚层状灰岩互层；下部主要为灰绿色含磷细砂岩。
厚413m 。
主要分布于矿区东南一带。
B.帽子峰组（D 3m ）
灰、灰绿色细砂岩、粉砂岩、页岩互层，夹薄层泥质灰岩、钙质页岩等，底部带有一层灰绿色含磷细砂岩。
表层风化严重，呈砖红色泥质砂岩、砂质泥岩。
厚63-167m 。
主要分布于矿区东西两侧。
C.孟公坳组（C1ym）
上部主要为中厚层状微粒生物灰岩；下部薄层-中层状隐晶质灰岩、泥质灰岩夹生物灰岩，局部相变为细砂岩、粉砂岩互层。
根据矿区钻孔揭露，表层灰岩质地相对较纯，颜色也较浅，下部炭质含量增加，颜色逐渐变深，局部地区转变成炭质页岩。
该层厚403m，为主要水泥用石灰岩。
【构造】
区内主要为一向斜构造。
轴部走向为北东向，向斜核部地层为下石炭孟公坳组（C1ym），两翼地层微上泥盆统帽子峰组（D3m）和天子岭组（D3t）。
矿区内发现有一条断层通过，断层走向北北西向。
该断层将上泥盆统和下石炭统地层错断。
其断层性质不详。
3.高密度电法数据处理及资料质量评价
A.首先利用软件ZH38对高密度电法资料进行数据圆滑处理，手工圆滑的基本原则是：电场不能突变。
B.其次将圆滑后的数据进行格式转换，可以转换为sufer格式，也可以转化为二维数据反演格式。
C.利用已有二维数据反演软件继续进行二维数据反演，使用的最小二乘法。
最后记录三次迭代误差。
图1 一号测线第一排列最小二乘法反演结果
图2 一号测线第二排列最小二乘法反演结果
一号测线第一个排列的最小二乘法反演结果见图1，第三次迭代误差为15.5%，满足要求（%20 ）；二号测线第一个排列的最小二乘法反演结果见图2，第三次迭代误差为13.7%，也满足要求；
图3 一号线第一排列和第二排列重复测点对比
一号线第一排列测点从0m 到295m ；一号线第二排列测点从150m 到445m 。
重复的测点为150m 到295m ，选取170m 到205m 之间的重复段进行对比，结果见图3。
三、电法资料处理结果的定性描述及分析
下表为一号线钻孔资料，根据钻孔资料以及高密度电法资料进行溶蚀和裂隙的判断以及地层的划分。
表1 一号线钻孔资料
线号 孔号
物探测线位置 描述
1线
SK1
高密度测线80
米附近
孔深50米，9米见基岩，基岩为碳质灰岩，灰黑
色。
SK2
高密度测线145
米附近
孔深99.86米，8.2米见基岩，8.2-16.9碳质灰岩，灰黑色，裂隙较发育，16.9-18.2方解石，18.7-36.1，角砾岩，局部有溶蚀现象，36.1-59.4.角砾岩破碎带，59.4-99.8灰岩，深灰色，裂隙
发育。
SK3
高密度测线360
米附近 下为灰岩，裂隙较发育，未见明显的溶蚀现象。
SK4
高密度测线600
米附近
8.1米见基岩，以下为灰岩，裂隙较发育，26.5-27
有严重的溶蚀现象。
1.溶蚀和裂隙的判断、发育深度识别
根据一号线第一排列和第二排列的电阻率剖面图可见，经圆滑后的数据显示水平方向上电阻率并无突变，单纯的电法资料并不能说明这个地方就没有溶蚀和裂隙，所以据此无法推断该地区是否无溶蚀和裂隙现象、发育深度也未能识别。
2.地层的划分
图4 一号测线第一排列地层划分
一号测线第一排列的地层划分情况见图4，第二排列的类似，与第一排列吻合并平行，故没有画。
根据图4以及钻孔资料，将划分情况列举如下：
A. 0m-9m 基岩（根据视电阻率剖面图及钻孔资料估计）
B. 17m-18m 方解石（根据视电阻率剖面图及钻孔资料估计）
C. 18-60m 角砾岩（根据视电阻率剖面图及钻孔资料估计）
D. 60-100 灰岩（根据钻孔资料）。