工程物探-高密度电阻率法
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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。
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
• 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
环境与工程物探：高密度电阻率法
高密度电法—基于传统电法理论在计 算机、信息测控等现代科技基础上发展 起来的新一代电法仪器。 在解决电源装备过重的情况后，仪器 会更轻便， 使用程序控制，使得一次布 极就能完成更多的信号采集任务，大大 降低了人为失误，减轻工作强度。
由于工程与环境地质调查的特殊性， 常规电阻率法勘察很难满足实际工作需 要。在70年代末期，英国学者设计了电 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。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，研制了 约3~5种类型的仪器。
电阻率法的仪器装备
一、电阻率法的仪器原理
仪器设备
骄鹏工程技术有限公司生产的E60BN型高密度电法仪
电阻率法的仪器装备
一、电阻率法的仪器原理
2、仪器设备
重庆地质仪器厂的DUK-3智能高密度电法仪
电阻率法的仪器装备
一、电阻率法的仪器原理
2、仪器设备
奔腾公司的WGMD-1型高密度电法仪
高密度电阻率法
• 传统电法 • 高密度电法 • 高密度电法的仪器 • 高密度电法的野外工作方式 • 高密度电法的应用实例讨论
基本工作方法：
在预先选定的测线和测点上，同时布置几 十乃至上百个电极；然后用多芯电缆将它们连接 到特制的电极转换装置；后者可根据操作员的指 令，将这些电极组合成指定的电极装置和电极距； 或由仪器的测量程序控制，快速完成多种电极装 置和多电极距在观测剖面的多个测点上的电阻率 法观测。再配上相应的数据处理、成图和解释软 件，便可及时完成给定的地质勘查任务。
高密度电法特点:
（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；
高密度电阻率法介绍课件
04
考古研究： 用于寻找地 下文物和遗 址
高密度电阻率法的优 缺点
优点
01
精度高：，效率 高
03
成本低：设备简单，成本低 廉
04
应用广泛：适用于各种地质条 件，如土壤、岩石、地下水等
缺点
01
测量精度受地下介质的 影响较大
02
测量结果受环境因素的 影响较大
03
测量成本较高
04
测量速度较慢
05
测量结果受测量设备的 影响较大
06
测量结果受操作人员的 技术水平的影响较大
适用范围与局限性
适用范围：适用于地下水、土 壤、岩石等介质的电阻率测量
局限性：不适用于高电阻率介 质，如金属、石墨等
局限性：受温度、湿度、土壤 结构等因素影响较大
局限性：测量精度受电极间距、 测量深度等因素影响较大
灾害预警等
市场竞争：与其 他电阻率测量方 法竞争，如电磁
法、地震法等
政策支持：争取 政府政策支持， 推动高密度电阻 率法在相关领域
的应用和发展
谢谢
工程勘察
地质勘探：用 于地下地质结 构的探测和分
析
地下水探测： 用于地下水资 源的探测和评
价
环境监测：用 于地下污染源 的探测和评价
工程设计：用 于工程设计和 施工方案的优
化和改进
物探领域
01
地质勘探： 用于寻找地 下矿产资源
02
工程勘察： 用于评估地 下工程风险
03
环境监测： 用于检测地 下水污染和 地质灾害
含水率、孔隙度等特征。
高密度电阻率法通过测量地层的电阻 率，可以推断地层的岩性、含水率、
孔隙度等特征。
高密度电阻率法可以应用于地质勘 探、地下水探测、工程地质调查等 领域，为地质研究和工程设计提供
高密度电阻率法应用（含举例、图解）
⾼密度电阻率法应⽤（含举例、图解）⾼密度电阻率法在岩溶探测上的应⽤[摘要]简要介绍了⾼密度电阻率法的基本原理，详细分析了⼀个探测实例，通过理论与实践的结合说明了利⽤⾼密度电阻率法进⾏岩溶探测是⼀种有效的探测⼿段。
[关键词]⾼密度电阻率法装置岩溶0 引⾔衢州⼀窑上⾼速公路某段为挖⽅段路基，挖⽅⾼度为6—8m，该路段路基部分开挖⾄路基设计标⾼时，显露出直径⼤⼩不⼀的孔洞7个，⼈⼯插⼊钢钎发现孔洞深浅不⼀，伴有涌⽔现象，洞⼝有扩⼤趋势。
为了查清地下孔洞的分布范围，为进⼀步的治理提供依据，决定利⽤地球物理勘查⽅法进⾏探测，接受委托后，笔者随即对⼯区进⾏了早期调研，根据委托⽅提供的钻孔资料及野外踏勘，场地的地层⾃上⽽下有：亚粘⼟、卵⽯含亚粘⼟、碳质泥岩、灰岩等。
表1为该区各地层岩⽯的电阻率，由表可以看出，这些岩⽯的电阻率差异是明显的，适合进⾏电法勘查⼯作。
灰岩区内的不良地质现象主要是⼟洞和溶洞、溶蚀带，从地质资料可知，⼟洞是发育在覆盖⼟层中，要么是空的，要么充填很松散的⼟、电阻率偏⾼，⽽⼟层的电阻率⼜普遍偏低，因此，⼟洞在等值线剖⾯中的反映是仅次于⼟层中的⾼阻异常；溶洞位于基岩⾯以下，由溶蚀带逐渐溶蚀形成的，多充填有⽔⼟，从⽽电阻率偏低，由于完整灰岩的电阻率普遍偏⾼，因此在灰岩⾯下明显的封闭或半封闭低阻异常基本上是有充填溶洞的反映，不能封闭的带状低阻异常则是溶蚀带的反映，由于⼟洞、溶洞发育的位置、形状、⼤⼩都难有规律可循，根据委托⽅的勘查要求以及⼯区的地质地球物理前提，确定了利⽤⾼密度电法进⾏孔洞勘查。
⾼密度电法获取信息量⼤，分辨率⾼，在岩溶地区地下岩溶分布空间定位中有许多成功的例⼦。
1 ⾼密度电阻率法概述⾼密度电阻率法是近⼏⼗年发展起来的⼀种电法勘探新技术，它在⼯程勘察领域得到了⼴泛的应⽤，其基本原理与传统的电阻率法完全相同，所不同的是⾼密度电法在观测中设置了较⾼密度的测点，现场测量时，只需将全部电极布置在⼀定间隔的测点上，然后进⾏观测。
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。
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。
探究工程地质勘查中常用的工程物探方法
探究工程地质勘查中常用的工程物探方法摘要：在实际地质勘探过程中，地球物理方法具有探测精度高、前沿探测深度大、对施工现场影响小的特点。
各种地球物理方法的应用可以从根本上提高工程勘察水平。
目前，在工程地质勘察中使用的物探方法很多。
深入分析这些方法具有重要意义。
从根本上提高工程地质勘察水平。
因此，有必要进一步加强他们的研究。
同时，还要求地质调查人员准确及时地记录工作中遇到的问题和发现的现象，为今后的科学研究提供参考数据，这将推动中国地质调查的发展。
在此基础上，分析了工程地质勘探中常用的工程物探方法。
关键词：工程地质勘查；地球物理勘探方法；分析前言近年来，工程技术方法随着经济的发展不断更新，目前常用的工程勘探方法有钻探、勘探、物探等方法，但对于新阶段工程发展来说物探方法越来越受到工程项目的青睐，成为工程勘探的主流方法，取得了良好的应用效果。
但由于勘探方法的使用存在一系列问题，这里需要开展勘探方法的研究。
1.工程地质勘探中物质勘探方法的重要意义物质勘探方法是一种新兴的勘探技术，不仅应用于地质勘探领域，也应用于地质勘探以外的其他领域。
从地质勘探角度看，周围环境的水资源和岩石中所具备的电磁特性特别适合物探技术的使用，同时有物探技术的支持，工作人员可以全面掌握周围地质环境以避免和预防地质灾害的发生。
从工程建设的角度看，周围地质环境一直是工程建设过程中的重要因素，因此，利用物质勘探方法对地质环境的全面把握可以保证施工时的安全性，进一步提高工程质量。
此外，在工程建设过程中，由于工程量较大，施工周期较长，管理人员往往缺乏工程质量气体，但有了物探技术，就可以给予管理人员数据的支持，提高管理人员的决策信心，增强工程建设中的安全性。
2.物质勘探方法特征分析我国国土面积较大，地理环境复杂多样，对不同区域的地质环境有一定差异，因此可以采用物质勘探方法对不同地质环境给予综合评价。
在传统的勘探技术中，一般勘探深度仅限于地表部分，而物探技术可以勘探地表深度100米，提供了足够的勘探分析数据。
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。
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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。
(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
点距选择：探测深度D的1/10～1/15 探测方案：排列长度、探测深度、数据断面及探测区
域之间的对应关系
排列长度
探测区域
探测深度D
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
四、数据处理与解释
10 14m 10
100
-40
(b)最 优 化 离 散 波 数
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-1 0
position(m)
-2 0
-3 0
-4 0
-AB/2(m)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110
p o s itio n (m )
温纳装置视(c电)等 比阻离 散 率波 数 等值线图
200
250
300
350
400
450
500
200 500 800 1100 1400 1700 2000 2300 2600
电阻率二维反演断面
400
350
300
250 50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 2 5 10 21 45 96 204 437 935 1999
（7）实例四：温纳装置（路基勘查）
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
一、高密度电阻率法的特点、应用范围
1、高密度电法的特点
①地电信息丰富 ②数据采集和记录实现了自动化 ③解释方便且勘探能力高 ④工作效率高、成本低
Depth(m)
电阻率反演断面
0 -5 -10 -15 -20 -25
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
（2）模型二：偶极装置 （起伏地形）
Elevation / m
0
-20
-40
10Ω.m
-60 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
测点号
-50
-1 0
2、反演——最小二乘法
目标函数：
W d ( Δ d J m )2 W m ( m m b m )2
通常的最小二乘法
先验信息项
3、算 例
（1）模型一：温纳装置
视电阻率断面
-AB/2(M)
-10 -20 -30 -40
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
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
15
25
35
45
55
65
75
85
95 105 115
(b)反 演 电 阻 率 数 据 等 值 线 图
Depth(m)
用多芯电缆将其连接到程控式多路电极转换开关上，电 极转换开关是一种由微机控制的电极自动换接装置，它可 以根据需要自动进行电极装置形式、极距及测点的转换。
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
Depth(m)
-AB/2(m)
桩 号 (m) 595 615 635 655 675 695 715 735 755 775 795 815 835 855
-15 -25 -35 -45 -55 -65 -75 -85 -95
(a)实测视电阻率断面
桩 号 (m) 595 615 635 655 675 695 715 735 755 775 795 815 835 855 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80
三、高密度电阻率法的工作流程
1、工作流程
选 择 装 置
原 始 数
设
据
置
采
点
集
距
实地探测阶段
修 饰 性 数 据 处 理
实 质 性 数 据 处 理
地 质 推 断 解 释
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。
一、高密度电阻率法的特点、应用范围
2、高密度电阻率法的应用范围
主要应用：
①隧道病害探测
②建筑物基础检测
③堤坝管涌探测
④岩溶勘查
⑤煤田采空区
⑥地下古墓探测等工程勘查方面
二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法
1.主机 2.转换开关 3.电池 4.电极 5.电缆线
二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法
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。
(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
点距选择：探测深度D的1/10～1/15 探测方案：排列长度、探测深度、数据断面及探测区
域之间的对应关系
排列长度
探测区域
探测深度D
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
四、数据处理与解释
10 14m 10
100
-40
(b)最 优 化 离 散 波 数
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-1 0
position(m)
-2 0
-3 0
-4 0
-AB/2(m)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110
p o s itio n (m )
温纳装置视(c电)等 比阻离 散 率波 数 等值线图
200
250
300
350
400
450
500
200 500 800 1100 1400 1700 2000 2300 2600
电阻率二维反演断面
400
350
300
250 50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 2 5 10 21 45 96 204 437 935 1999
（7）实例四：温纳装置（路基勘查）
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
一、高密度电阻率法的特点、应用范围
1、高密度电法的特点
①地电信息丰富 ②数据采集和记录实现了自动化 ③解释方便且勘探能力高 ④工作效率高、成本低
Depth(m)
电阻率反演断面
0 -5 -10 -15 -20 -25
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
（2）模型二：偶极装置 （起伏地形）
Elevation / m
0
-20
-40
10Ω.m
-60 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
测点号
-50
-1 0
2、反演——最小二乘法
目标函数：
W d ( Δ d J m )2 W m ( m m b m )2
通常的最小二乘法
先验信息项
3、算 例
（1）模型一：温纳装置
视电阻率断面
-AB/2(M)
-10 -20 -30 -40
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
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
15
25
35
45
55
65
75
85
95 105 115
(b)反 演 电 阻 率 数 据 等 值 线 图
Depth(m)
用多芯电缆将其连接到程控式多路电极转换开关上，电 极转换开关是一种由微机控制的电极自动换接装置，它可 以根据需要自动进行电极装置形式、极距及测点的转换。
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
Depth(m)
-AB/2(m)
桩 号 (m) 595 615 635 655 675 695 715 735 755 775 795 815 835 855
-15 -25 -35 -45 -55 -65 -75 -85 -95
(a)实测视电阻率断面
桩 号 (m) 595 615 635 655 675 695 715 735 755 775 795 815 835 855 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80
三、高密度电阻率法的工作流程
1、工作流程
选 择 装 置
原 始 数
设
据
置
采
点
集
距
实地探测阶段
修 饰 性 数 据 处 理
实 质 性 数 据 处 理
地 质 推 断 解 释
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。
一、高密度电阻率法的特点、应用范围
2、高密度电阻率法的应用范围
主要应用：
①隧道病害探测
②建筑物基础检测
③堤坝管涌探测
④岩溶勘查
⑤煤田采空区
⑥地下古墓探测等工程勘查方面
二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法
1.主机 2.转换开关 3.电池 4.电极 5.电缆线
二、高密度电阻率法的基本原理和工作方法