浅析土壤电阻率及其测量
土壤电阻率详解
土壤电阻率详解土壤电阻率是单位长度土壤电阻的平均值，单位是欧姆•米。
土壤电阻率是接地工程计算中一个常用的参数，直接影响接地装置接地电阻的大小、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压。
土壤电阻率是决定接地体电阻的重要因素，为了合理设计接地装置，必须对土壤电阻率进行实测，以便用实测电阻率做接地电阻的计算参数。
测量土壤电阻率的方法之一是对接地体进行接地电阻测量，测得接地体接地电阻后，再按下面的公式计算土壤电阻率。
用钢管或圆钢作接地体时ρ=2πRjL/（ln（4L/d））=RjL/（0.336lg（4L/d））Ωcm其中L为钢管或圆钢入地长度，单位md为钢管或圆钢直径，单位mRj为测出的接地电阻值，单位Ω用扁钢作接地体时ρ=2πRjL/（ln（2L^2/(bh)））=RjL/（0.336lg（2L^2/(bh)））Ωcm其中L为扁钢长度，单位mb为扁钢厚度，单位mh为埋设深度，单位m。
上述方法有个缺点，就是由于存在接地电阻的影响，可能造成很大误差，如果地层结构不均匀，计算出来的土壤电阻率也随着接地体的尺寸和埋设方式不同而变化。
所以，有时也采用图B.1所示的四级法进行测量。
四个电极分布在一条直线上，电极的插入深度h应小于极间距离a的1/20，根据电流表A和电压表V的指示，即可算出土壤电阻率ρ=2πaV/I其中ρ为计算土壤电阻率，单位ΩcmU为测量电压，单位VI为测量电流，单位Aa为极间距离，单位m降低土壤电阻率的措施（1）换土用电阻率较低的黑土、粘土和砂质粘土等替换电阻率较高的土壤。
一般换掉接地体上部1／3长度、周围0.5米以内的土壤。
（2）深埋如果接地点的深层土壤电阻率较低，可适当增加接地体的埋入深度。
深埋还可以不考虑土壤冻结和干枯所增加电阻率的影响。
（3）外引接地通过金属引线将接地体埋设在附近土壤电阻率较低的地点。
（4）化学处理在接地点的土壤中混入炉渣、木炭粉、食盐等化学物质，以及采用专用的化学降阻剂，可以有效地降低土壤电阻率。
土壤电阻率的测试方法及测试结果分析
的发展是息 息相关 的。建筑施工水 平的不 断发展 、 施工难度 的不
断增加 ， 给土力学 的理论带来 了新 的课题 。土力学 的理论需 要不
山体滑坡 等 自然灾害也 不可避 免 的频繁 发生 。动 载荷 引起 的一 断的补 充和完善 ， 才能够适应现代工程需要 。
系列 土力学问题已经 成为一 大难题 。 目前 的土力 学理论 还有一 参 考 文 献 ：
出的问题也逐 渐增 多 ， 为 了土力学能够在将 来更多 的应用到工程 ４ 结语 项 目中 ， 需要加强 以下研究 。 土力学的诞 生就是为了应 用于工程项 目， 工程 应用与土 力学
３ ． １ 土的 动 力学研 究
近些 年 ， 高速公路 、 高速铁路的建设越来 越频繁 ， 同时 ， 地震 、
２ ． １ 测试 方法及 计 算公 式
括车辆动载荷 、 浪击 动载荷 、 风 力动 载荷 、 冲击 载荷 以及爆 炸 、 地 力 学理论 的不断进步以适 应工程需要。 震等 突发性 的动载荷 。这些 动载荷会 导致工程失 稳甚至破 坏 ， 需 ３ ． ３ 复合地 基 和复合 土体 要 土力学理论进行分析并采取相应措施。 为了在 一些 软弱地基 上施 工 ， 需 要置 人高 强度 的其他 材料 ，
定的局限性 ， 还需要更多 的研究不 同情 况的动载 荷下地基 土的动
应力 、 动强度 、 动应变之间的关系。
［ １ ］ 赵成刚 ， 曾巧玲 ． 如何 用好土力 学——对青年 土木 工程 师谈
土力学的理论与应用 ［ Ｊ ］ ． 力学与 实践 ， ２ ０ ０ ２ （ ６ ） ： ５ ４ － ５ ６ ．
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６ ６・
第４ Ｏ卷 第 １ ８期 ２ ０ １ ４ 年 ６ 月
土壤电阻率的测量方法
土壤电阻率的测量土壤电阻率的测量通常采用文纳四极法和模拟法。
一、文纳四极法当被测接地装置的最大对角线D 较大，或在某些地区(山区或城区)按要求布置电流极和电压极有困难时，可以利用变电所的一回输电线的两相导线作为电流线和电压线。
四极是指被测接地装置G、测量用的电流极C 和电压极P 以及辅助电极S。
辅助电极S 离被测接地装置边缘的距离dGS=30～100m。
图1 是测量土壤电阻率的四极法的原理接线图，两电极之间的距离 a 应等于或大于电极埋设深度h 的20 倍，即a≥20h。
由接地电阻测量仪的测量值R，得到被测场地的视在土壤电阻率ρ=2πaR (1)测量电极建议用直径不小于 1.5cm 的圆钢或＜25×25×4 的角钢，其长度均不小于40cm。
被测场地土壤中的电流场的深度，即被测土壤的深度，与极间距离a 有密切关系。
当被测场地的面积较大时，极间距离a 应相应地增大。
为了得到较合理的土壤电阻率的数据，最好改变极间距离a，求得视在土壤电阻率ρ与极间距离a 之间的关系曲线ρ=f(a)，极间距离的取值可为5、10、15、20、30、40m、⋯，最大的极间距离amax 可取拟建接地装置最大对角线的三分之二。
图1 四极法测量土壤电阻率原理图C P P C 1122C 1和 ——测量用电流极C 2P 1和 ——测量用电压极P 2M ——接地电阻测量仪h ——测量电极埋设深度a ——测量电极之间的距离文纳四极法测试后经得出的土壤电阻率计算值应根据测量时的情况进行季节系数修正。
计算接地装置的土壤电阻率时，应取雷雨季节中无雨水时最大的土壤电阻率，一般按下式计算：0ρρψ=•式中：ψ——季节系数；0ρ为其实测值；ρ为其计算值在计算接地电阻时，实测的土壤电阻率，要乘以表1中所列季节系数1ψ、2ψ或3ψ进行修正。
注：1ψ—测量前数天下过较长时间的雨，土壤很潮湿时用之; 2ψ—测量时土壤较潮湿，具有中等含水量时用之； 3ψ—测量时土壤干燥或测量前降雨不大时用之。
土壤电阻率——精选推荐
⼟壤电阻率⼀、⼟壤电阻率的定义及测量⽅法⼟壤电阻率是⼟壤的⼀种基本物理特性，是⼟壤在单位体积内的正⽅体相对两⾯间在⼀定电场作⽤下，对电流的导电性能。
⼀般取1m的正⽅体⼟壤电阻值为该⼟壤电阻率。
⼟壤电阻率的影响因素很多，主要的因素是矿物组分、含⽔性、结构、温度等。
了解影响⼟壤电阻率的因素对进⾏电⼒系统设计⼯作修正⼟壤电阻率参数具有重要的意义，是决定接地体电阻的重要因素，为了合理设计接地装置，必须对⼟壤电阻率进⾏实测，以便⽤实测电阻率做接地电阻的计算参数。
⼟壤电阻率的测量的测量⽅有地质判定法、双回路互感法、⾃感法、线圈法、偶极法以及四电极测深法等。
⼆、⼟壤的电阻率参考值类别名称电阻率近似值(Ω·cm)不同情况下电阻率的变化范围较湿时(⼀般地区多⾬区)较⼲时(少⾬区、沙漠区)地下⽔含盐碱时⼟陶黏⼟10泥炭、泥灰岩、沼泽地205~2010~1003~10捣碎的⼟炭4010~3050~3003~30⿊⼟、园⽥⼟、陶⼟、⽩垩⼟50粘⼟6030~10050~30010~30砂质黏⼟10030~10050~30010~30黄⼟200100~20080~100010~30含砂黏⼟300100~100025030河滩中的砂3001000以上30~100煤350多⽯⼟壤上层红⾊风化粘⼟、下层红⾊页岩400层红⾊页岩500（30%湿度）表层⼟夹⽯、下层砾⽯600（15%湿度）砂砂、砂砾10002500~10001000~2500砂层深度⼤于10m、地下较深的草原地⾯粘⼟深度不⼤于1.5m、底层多岩⽯5000岩⽯砾⽯、碎⽯5000多岩⼭地200000花岗岩40~55混凝⼟在⽔中100~200在湿⼟中500~1800在⼲⼟中12000~18000在⼲燥的⼤⽓中0.01~1矿⾦属矿⽯三、降低⼟壤电阻率措施（1）换⼟：⽤电阻率较低的⿊⼟、粘⼟和砂质粘⼟等替换电阻率较⾼的⼟壤。
⼀般换掉接地体上部1/3长度、周围0.5⽶以内的⼟壤。
土壤电阻率测试课件
通过先进的数据处理和分析技术，提取有用的信息，提高 测试结果的精度。
THANKS
高精度
随着测量技术和算法的改进，土壤电阻率测试的 精度将进一步提高，为各种应用提供更准确的数 据。
多参数测量
未来土壤电阻率测试将不仅仅局限于电阻率的测 量，还将拓展到其他相关参数的测量，如电导率 、介电常数等。
土壤电阻率测试在未来的应用前景
环境保护
随着环保意识的提高，土壤电阻率测试将更多地应用于环境监测 和污染治理领域。
数据处理
对测量数据进行处理 和分析，得出土壤电 阻率的分布情况。
测量过程中的注意事项
注意安全
在测量过程中要注意安全，避免 因接触带电部位而发生触电事故
。
保证电极稳定
在测量过程中要保证电极的稳定， 避免因电极晃动而影响测量结果。
注意环境因素
在测量过程中要注意环境因素的影 响，如天气、地形等，尽量选择在 天气良好、地表干燥的条件下进行 测量。
土壤电阻率测试结果的意义
土壤电阻率是评估土壤导电性能的重 要参数，对于接地工程、防雷保护、 电气安全等领域具有重要意义。
土壤电阻率测试结果可以帮助了解土 壤的导电性能，对接地系统的设计、 优化和安全评估提供依据。
土壤电阻率测试结果的解读方法
比较法
01
将测试结果与标准值或已知的参考值进行比较，判断土壤电阻
03 土壤电阻率测试案例分析
案例一：某住宅小区的土壤电阻率测试
测试目的
评估住宅小区内的土壤电阻率， 以确保接地系统和防雷措施的有
效性。Leabharlann 测试方法采用接地电阻测试仪进行土壤电 阻率测试，测量不同深度的土壤
电阻值。
测试结果
土壤电阻率详解
土壤电阻率详解土壤电阻率是单位长度土壤电阻的平均值，单位是欧姆•米。
土壤电阻率是接地工程计算中一个常用的参数，直接影响接地装置接地电阻的大小、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压。
土壤电阻率是决定接地体电阻的重要因素，为了合理设计接地装置，必须对土壤电阻率进行实测，以便用实测电阻率做接地电阻的计算参数。
测量土壤电阻率的方法之一是对接地体进行接地电阻测量，测得接地体接地电阻后，再按下面的公式计算土壤电阻率。
用钢管或圆钢作接地体时ρ=2πRjL/（ln（4L/d））=RjL/（0.336lg（4L/d））Ωcm其中L为钢管或圆钢入地长度，单位md为钢管或圆钢直径，单位mRj为测出的接地电阻值，单位Ω用扁钢作接地体时ρ=2πRjL/（ln（2L^2/(bh)））=RjL/（0.336lg（2L^2/(bh)））Ωcm其中L为扁钢长度，单位mb为扁钢厚度，单位mh为埋设深度，单位m。
上述方法有个缺点，就是由于存在接地电阻的影响，可能造成很大误差，如果地层结构不均匀，计算出来的土壤电阻率也随着接地体的尺寸和埋设方式不同而变化。
所以，有时也采用图B.1所示的四级法进行测量。
四个电极分布在一条直线上，电极的插入深度h应小于极间距离a的1/20，根据电流表A和电压表V的指示，即可算出土壤电阻率ρ=2πaV/I其中ρ为计算土壤电阻率，单位ΩcmU为测量电压，单位VI为测量电流，单位Aa为极间距离，单位m降低土壤电阻率的措施（1）换土用电阻率较低的黑土、粘土和砂质粘土等替换电阻率较高的土壤。
一般换掉接地体上部1／3长度、周围0.5米以内的土壤。
（2）深埋如果接地点的深层土壤电阻率较低，可适当增加接地体的埋入深度。
深埋还可以不考虑土壤冻结和干枯所增加电阻率的影响。
（3）外引接地通过金属引线将接地体埋设在附近土壤电阻率较低的地点。
（4）化学处理在接地点的土壤中混入炉渣、木炭粉、食盐等化学物质，以及采用专用的化学降阻剂，可以有效地降低土壤电阻率。
土壤电阻率与接地电阻的测试方法
土壤电阻率与接地电阻的测试方法一、土壤电阻率测试方法：常用方法：四极等距法或称温纳(Wenner)法：测试依据：规范DL/T475-2006 及各种仪表使用说明书图a) 是四极等距法的原理接线图，两电极之间的距离a 应不小于电极埋设深度h 的20倍，即a ≥20h 。
试验电流流入外侧两个电极，接地阻抗测试仪通过测得试验电流和内侧两个电极间的电位差，得到R ，通过公式 (1) 得到被测场地的视在土壤电阻率ρ：aR πρ2= (1)说明：上式中的R 就是从仪表上直接读取的电阻值。
四个接地电极应在一条直线上。
本方法适用于我公司的测试表型号为：ZC-8、ZC29B-1、ZC29B-2、Megger 。
如：某一测试中电极深度为0.1m ，从表上读取的值为3.76Ω，接地电极间的距离为3m ，则该区域土壤电阻率ρ=2πaR=2×3.14×3×3.76=70.84Ω·m （如果考虑季节系数，上面的值再乘以季节系数即可）。
附：季节系数表季节系数的取值：摘自《智能建筑弱电工程设计施工图集》图集号97X700-7 序号土壤名称深度Ψ1 Ψ2 Ψ31 黏土0.5～0.8 3 2 1.50.8～3 2 1.5 1.42 陶土0～22.4 1.4 1.23 沙砾盖于陶土 1.8 1.2 1.14 杂以黄沙的沙砾 1.5 1.3 1.25 泥碳 1.4 1.1 1.06 园地----- 1.3 1.27 石灰石 2.5 1.5 1.28 黄沙 2.4 1.6 1.2说明：Ψ1：用于测量前数天下过较长时间的雨，土壤很潮湿时。
Ψ2：用于测量时土壤交潮湿时，具有中等含水量时。
Ψ3：用于测量时土壤干燥或测量前降雨量不大时。
操作步骤：1.仪表端所有接线应正确无误。
2.仪表连线与电位电极P1、P2和电流电极C1、C2应牢固接触。
3.仪表放置水平后，调整检流计的机械零位，归零。
4.将“ 倍率开关”置于最大倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到150r/min（备注：ZC29B要求转速150r/min；ZC-8要求转速120r/min）。
土壤电阻率的测试方法
土壤电阻率的测试方法 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020土壤电阻率的测试方法步骤：一、在接地网内打入4根导电性能良好的接地桩子，深度约15公分，确保4根桩子在同一条直线上，且每根桩子之间的距离相等。
假设间距为a。
二、将摇表第一根接线柱与第一根桩子相连，第二根接线柱与第二根桩子相连，以此类推，即将摇表的接线柱与桩子一一对应地用导线连起来。
三、将摇表按120转/分钟的速度摇动，从摇表中读出电阻值R。
四、将以上测到的值a和R代入公式：ρ=2π·a·R （π=3.14），得出土壤电阻率ρ的值。
土壤电阻率的测量方法有：土壤试样法、三点法（深度变化法）、两点法（西坡Shepard土壤电阻率测定法）、四点法等，本标准主要介绍四点法。
2、在采用四点法测量土壤电阻率时，应注意如下事项：（1）试验电级应选用钢接地棒，且不应使用螺纹杆。
在多岩石的土壤地带，宜将接地棒按与铅垂方向成一定角度斜行打入，倾斜的接地棒应躲开石头的顶部。
（2）试验引线应选用挠性引线，以适用多次卷绕。
在确实引线的长度时，要考虑到现场的温度。
引线的绝缘应不因低温而冻硬或皲裂。
引线的阻抗应较低。
（3）对于一般的土壤，因需把钢接地棒打入较深的土壤，宜选用2～4kg重量的手锤。
（4）为避免地下埋设的金属物对测量造成的干扰，在了解地下金属物位置的情况下，可将接地棒排列方向与地下金属物（管道）走向呈垂直状态。
（5）在测量变电站和避雷器接地极的时候，应使用绝缘鞋、绝缘手套、绝缘垫及其他防护手段，要采取措施使避雷器放电电流减至最小时，才可测试其接地极。
（6）不要在雨后土壤较湿时进行测量。
3、测量方法（四点法）3.1 等距法或温纳（Wenner）法将小电极埋入被测土壤呈一字排列的四个小洞中，埋入深度均为ｂ，直线间隔均为ａ。
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浅析土壤电阻率及其测量
摘要:土壤电阻率是防雷工程接地计算中的一个重要参数,直接影响接地电阻的大小。
文章论述了土壤电阻率的定义以及影响土壤电阻率的主要因素有土壤性质、含水量、温度等;分析了降低土壤电阻率的主要措施,主要改变接地体周围的土壤结构法、用长效化学降阻剂降低土壤电阻率、使用外引接地、深埋法等措施;着重介绍了土壤电阻率的主要测量方法,即四点法。
关键词:土壤电阻率;措施;四点法
在防雷工程中,接地是主要工作之一,无论是防直击雷还是感应雷,最终都要通过接地装置将雷电引入大地。
接地电阻是直接反映接地情况是否符合规范要求的一个重要指标。
而影响接地电阻的主要因素有土壤电阻率,接地极的大小、形状及埋设深度,周围地理环境、土壤湿度等。
其中土壤电阻率对接地电阻的大小起着决定性作用。
因此,在防雷工程设计、施工前,要先了解接地装置设置处土壤电阻率的相关情况,然后对其进行测量为后期施工做好准备工作。
1土壤电阻率的定义
土壤电阻率是土壤的一种基本物理特性,是土壤在单位体积内的正方体相对两面间在一定电场作用下,对电流的导电性能。
一般取长边长为10 mm的正方形的电阻为该土壤电阻率ρ,单位为Ω•m。
2影响土壤电阻率的主要因素
影响土壤电阻率的因素主要有:土壤性质、含水量、温度、化学成分、物理性质和土壤热阻系数等,同时土壤电阻率随深度变化较横向变化要大很多。
3降低土壤电阻率的措施
土壤电阻率越小,导电性越好,接地电阻越小。
为了降低土壤电阻率可采用以下措施。
改变接地体周围的土壤结构法。
也就是俗话所说的换土法。
用电阻率较低的粘土、黑土或其他不溶于水且有良好吸水性的物质代替原电阻率较高的土壤。
这种方法对土壤电阻率高的土壤能获得较好的改善效果,但工作量太大。
用食盐、木炭、长效化学降阻剂等降低土壤电阻率。
将食盐、木炭、长效化学降阻剂等溶液浸渍于接地体周围的土壤,对降低土壤电阻率很有效。
但食盐会在长时间雨水的冲散下而逐渐流失,一般超过两年就要补充一次。
电气设备的接地电阻最好是在每年的春、秋两季雨水较少时各测试一次,确保接地合格。
这种方法价格低、施工简单方便,但食盐和木炭在土壤中容易流失,降阻的效果不能长
久,最好是使用长效化学降阻剂来降低土壤电阻率。
使用外引接地。
在电气设备的周围如有土壤电阻率较低的土壤,可将接地体敷设在土壤电阻率较低的地方,然后用接地线引至电气设备。
使用深埋法。
如果接地点的表层土壤电阻率较高,而深层土壤电阻率较低,则可以适当增加接地体的埋入深度。
在使用深埋法时,可以不用考虑土壤冻结等现象对电阻率的影响。
冻土处理。
在冬天可以往接地体的土壤中加些木炭,防止土壤冻结,或将接地体埋在建筑物的下面,或用电加热法在接地体周围融化土壤。
保持土壤湿润。
在接地点的周围,采取措施保持接地点周围土壤长期湿润。
4土壤电阻率的测量
在进行土壤电阻率测量之前,首先要了解土壤的地质期和地质构造,然后参照表1土壤电阻率进行估算。
在工作中,测量土壤电阻率的方法比较多,有地质资料和土壤试样、深度变化法(三点法)、两点法、四点法等,而要对大体积未翻动过的土壤进行土壤电阻率的测量,最准确的应该是四点法。
四点法测量土壤电阻率比较简单,也是最常用的一种方法。
将小电极埋入被测土壤中并呈一字排列的四个孔中(如图1中:A、B、C、D),埋入深度均为b,直线间隔均为α。
测试电流I流入外侧两电极,而内侧两电极间的电位差V可用电位差计或高阻电压表测量。
V/I即为用Ω表示的电阻R。
如图1所示。
采用此种方法时,电极按图1等距布置。
设a为两邻近电极间距,则以a,b的单位表示的电阻率ρ为:
=4aR/(1+-)(•m)
式中,ρ为土壤电阻率;R为所测电阻;a为电极间距;b为电极深度。
当测试电极入地深度b不超过0.1a时,可假定b=0,则计算公式可简化为:
=2R(•m)
用四点法测量土壤电阻率时,应注意以下几点:①测试电极要选用钢质接地棒,不能使用螺纹杆。
在多岩石的土壤地带,要将接地棒按与铅垂方向成一定角度斜向打入土壤中,倾斜的接地棒要避开石头的顶部。
②为避免敷设在地下的金属物(管道)对测量造成干扰,在了解地下金属物(管道)位置情况下,可将接地棒排列方向与地下金属物(管道)走向呈垂直状态。
③由于土壤湿度对接地电阻率的影响很
大,不要在雨后土壤较湿时进行测量,而应选择在干燥季节或是天气晴朗多日后进行。
5结语
土壤电阻率的大小直接影响接地装置接地电阻的大小,是接地电阻计算中的一个重要参数。
而在土壤电阻率的测量方法中,四点法是一种常用,且测量较简单、准确的方法。
参考文献:
[1] 陈建国.土壤电阻率的测量[J].石河子科技,2008,(3).。