跨孔高密度电阻率成像及反演
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。
跨孔电阻率法CT
评价
•物探成果与钻探结果吻合很好，基岩面标定准确，纵向溶洞大小 和顶底高度探测准确，且具有分辨溶洞上层薄层顶板的能力，从 电阻率大小看薄层顶板电阻率数值比充填溶洞高，比完整岩低， 最后分析是因为顶板裂隙较发育导致；总体评价探测效果理想。
电话：13805216922 ricky000305@
电阻率色谱 （ 欧姆·米）
跨孔电阻率CT剖面图
跨孔电阻率CT剖面及地质解释剖面图
高程 （m）
0.0
WT01
0 0
WT02 5
-5.0 5
-10.0 10
-15.0 15
-20.0 20
图例 第四系土层 微、未风化花岗岩
剖面号
跨孔电阻率CT地质解释剖面图
L1剖面
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说明
•利用WT01和WT02跨孔探测，孔深20m，孔间距10m；分析试验点岩 土 层 电 阻 率 特 点 ： 富 含 孔 隙 水 粘 性 土 ， 电 阻 率 非 常 低 （ <55 欧 姆·米），花岗岩残积土导水性好，电阻率较低（<500），微风 化花岗岩电阻率极高（600～6000）；各岩土层间较大电阻率差 异为跨孔电阻率CT方法的应用提供了较好物性条件。
工程 概况
此是一科研课题，根据科研课题所取得成果编写如题名的论文，现 已正式发表，为了更充分说明该方法应用效果，现把论文内容再丰 富，以便大家参考。该试验是在已揭露有花岗岩球状风化体的钻孔 周围进行，该区浅表地层分布情况大致是堆积粘性土、坡积粉质粘 土、残积砂质粘性土和燕山期花岗岩，稳定水位2.5m。经初步勘察 结果表明，局部地段在残积粘性土中发育有微风化花岗岩球状体， 此异常体给某些工程带来不利影响，需要探明。
跨孔地震CT反演剖面图
RES2DINV高密度电阻率二维反演程序的使用
1、程序简介RES2DINV是一种能自动确定电子成象测量资料的地下二维电阻率模型的最小二乘法计算机反演计算程序，适用于二维电阻率&激发极化资料快速反演，可用于约25～650个电极采集的大型数据（约100～5000个数据点）资料反演。
本反演计算程序除适用于电极布设于地面的正常勘查外，还可用于水下及跨孔高密度电阻率法勘查。
由于它是基于WINDOWS的程序，能支持任何与WINDOWS兼容的图形卡或打印机。
程序在1600X1200象素、256色的显示器上测试通过。
2、计算机系统需求由于反演计算需要运行二维逼近模拟和最小二乘子程序，本程序设计运行于80386及其以上的IBM PC兼容微机、操作系统为Windows 3.1、Windows 95或Windows NT。
在奔腾机上，进行50个电极的数据资料反演，仅需几分钟。
最低配置：48MB硬盘自由空间、16MB RAM、640×480 SVGA彩色图形系统、Windows3.1 或95操作系统、80386/387 80486DX Pentium, Pentium Pro or Pentium II CPU（或兼容CPU）。
建议使用800×600分辨率（对于14英寸或15英寸监视器）或1024×768分辨率（对于17英寸或21英寸监视器）、256色彩色SVGA图形模式。
如果需要处理多于300根电极、2000个数据点的资料，建议使用32MB以上内存的系统。
3、程序的安装使用在Windows环境下先运行安装盘上的SETUP.EXE安装程序，然后再运行硬盘res2dinv子目录下的JACOBWIN.EXE程序，完成系统安装。
此时，主程序RES2DINV.EXE以及支持文件（GRADWEN, GRADTWO and GRADDIP）、示例文件将被安装在硬盘的res2dinv子目录下。
双击RES2DINV图标，便可运行电阻率反演程序。
高密度电阻率法
图1.8
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• ⒋δA排列（联剖正装置AMN∞） • 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.9： • 图1.9 联剖正装置排列示意图
• 【特点】测量断面为倒梯形。
• 【描述】测量时，AM=MN为一个电极间距，A、M、N逐点同时向右移动， 得到第一条剖面线；接着AM、MN增大一个电极间距， A、M、N 逐点同时 向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。
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• ⒍A-M
二极排列
• 该装置适用于变断面连续滚动扫描测量，电极排列如图1.11：
• 【特点】测量断面为平行四边形。
• 【描述】测量时，A不动，M逐点向右移动，得到一条滚动线；接着A、 M同时向右移动一个电极，A不动，M逐点向右移动，得到另一条滚动 线；这样不断滚动测量下去，得到平行四边形断面。
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• ⒉β排列（偶极装置ABMN） • 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1.7：
偶极装置排列示意图
• 这种装置的特点是供电电极A、B和测量电极M、N均采用偶极，并按一定的距
离分开。由于四个电极都在同一测线上，故又称偶向偶极。其s表达式为
•
s
K
U I
M（N 1.5）
• 其中 Kβ=6 a
该断面总测点数＝Ｒsum×Ｎ＝200×16＝3200。
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（三）、电极排列
• ⒈α排列（温纳装置AMNB）
• 该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如下：
•
K 2
• 图1.6 温纳装置排列示意图
• 采用对称四极装置方式时，当AM=MN=NB=α时，这种对称等距排列称为温纳
地下连续墙墙体质量检测方法
比智能施工172智能城市INTELLIGENT CITY NO.ll2020地下连续墙墙体质量检测方法尹军衡(广州港湾工程质量检测有限公司，广东广州510230)摘要：地下连续墙是现阶段深基坑围护工程中的关键结构，但受多方面因素影响，地下连续墙易出现质量问题。
虽然检测地下连续墙质量的方法越来越多，但用一种方法解决施工中的所有问题并不现实，每种方法都有局限。
鉴于此,文章提出综合检测法，探讨现阶段地下连续墙墙体质量检测中较为典型的方法，如声波CT法、超声波投射法等，并引入工程实例进行针对性分析，明确综合检测法的应用效果。
关键词：地下连续墙；墙体质量；检测方法基坑围护结构的应用有助于提高基坑的稳定性，作为较为典型的围护结构，地下连续墙兼具刚度大、稳定性好、抗渗能力强等多重优势。
此外，从设计到施工有较成熟的技术支撑。
但从工程实践来看，其在应用中依然存在诸多不足之处，基坑变形、坍塌等问题普遍存在。
对此，值得工程人员探讨可行的质量检测方法，全面掌握地下连续墙施工情况，以确保工程质量。
1综合检测法基于行业的发展，地下连续墙质量检测的方式颇为丰富，包含超声波透射法、声波CT法、高密度电阻率法、钻孔取芯与钻孔垂直度检测、钻孔摄像检测等"。
不同方法的适用条件不同，也各有其局限性，工程中出现的多种问题仅用一种方法无法解决。
此时，集多种检测方法于一体的综合检测法成为轄突破口。
综合检测法即采用各类检测法，相互验证且各取所长,使得检测地下连续墙质量的结果更加全面和准确。
现阶段,上述所提的五种检测方法用性，可在一定程度上反哋下连续墙的质量。
2地下连续墙墙体质量检测方法2.1超声波透射法(1)基本原理:向混凝土发射超声波，根据回波判断质量惜况。
发射时要保持一定的距离，一般通过人为激励的方式进行发射。
全面检査超声波在传播途中产生的声学参数(声速、波幅)和波形，以此为依据给出判断。
(2)检测方法:声测管以埋设的方式置于待测混凝土中，可作为换能器的通道而使用。
高密度电阻率法正反演研究及应用
高密度电阻率法正反演研究及应用
高密度电阻率法正反演是一种地球物理勘探方法，它利用电流通过地下岩石和土壤时的电阻率差异来推断地下结构，以帮助地质勘探、环境监测和水资源管理等领域。
在正演过程中，高密度电阻率法通过在地表放置电极，并向地下注入一定的电流，然后测量地下的电位差，以确定地下岩石或土壤的电阻率分布。
电阻率是材料对电流通过的障碍程度的度量，不同类型的岩石或土壤具有不同的电阻率值。
通过进行正演实验，可以获得地下电阻率的分布图。
在反演过程中，根据正演实验的数据以及地球物理的数学模型，可以使用正问题求解的方法来估计地下的电阻率分布。
反演方法通常通过建立优化问题，将正问题与观测数据进行对比，并通过迭代算法来调整模型参数，以得到最佳的地下电阻率模型。
这样就可以提供地下结构的信息，从而帮助地质勘探和资源管理等领域做出决策。
高密度电阻率法可以应用于不同的领域。
在矿产勘探中，它可以帮助确定矿体的位置、大小和性质，从而指导矿产资源的开发。
在环境监测中，高密度电阻率法可以用于检测地下水位、地下水流方向和土壤污染等问题。
在水资源管理中，它可以用于地下水资源的调查和管理。
总之，高密度电阻率法正反演是一种重要的地球物理勘探技术，具有广泛的应用前景。
随着技术的进步和理论的发展，它将进
一步提高地下结构的探测能力，为各个领域的决策和规划提供更准确的地下信息。
第四章高密度电法
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。
DUK-1探测系统测试记录仪
DUK-1探测系统测量电极示意图
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，
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
测线4（剖面7）位于坝体后坡上，与测线3平行，距测线3斜距为 15.5米。起点位于测线3的6米处下方，总长177米。
两种跨孔层析CT方法在地质勘查中的对比应用
两种跨孔层析CT方法在地质勘查中的对比应用黄子龙（广东核力工程勘察院，广东 广州 ５１０８００）摘 要：随着国家工程建设的快速发展，大量的工程项目须在地下地质较为发育区进行建设，因此地质勘查受到越来越多的重视。
综合物探方法作为一种有效的勘探手段在工程地质勘查中被广泛应用。
本文主要介绍跨孔电磁波ＣＴ和跨孔超高密度电阻率法两种跨孔层析ＣＴ方法的工作原理，并结合某工区地质勘查项目，分析两种物探方法在实际应用中的效果。
关键词：跨孔；超高密度电阻率法；电磁波ＣＴ中图分类号：Ｐ６３１．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０２－０２８３－２Comparative application of two cross-hole tomography CT methods in geological explorationHUANG Zi-long（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０８００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｉｎ ｍｏｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｒｅａｓ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇｅｏｌｏｇｙ， ｓｏ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｈａｓ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ． Ａｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ， ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｒｏｓｓ－ｈｏｌｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ ＣＴ ｍｅｔｈｏｄｓ： ｃｒｏｓｓ－ｈｏｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ ＣＴ ａｎｄ ｃｒｏｓｓ－ｈｏｌｅ ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ， ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ ａ ｗｏｒｋ ａｒｅａ．Keywords: ｃｒｏｓｓ－ｈｏｌｅ； ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ； ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ ＣＴ在矿山工程地质勘查中，常规钻探是最基本的手段，它可以给出钻孔下直观的、详实的矿层信息，但是对于钻孔之间的地下地质信息束手无策；常规地面物探方法受场地限制大，且分辨率随深度增加而降低；跨孔层析CT方法可以弥补钻探和常规物探的不足，运用可控发射源，在两个钻孔之间进行发射和接收，根据井下各地质体地球物理参数的差异性，通过数据反演逐层分析绘制大地内部的精细结构。
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跨孔高密度电阻率成像
在大地表面布设电极的高密度电法测量的分辨率是随着深度呈指数规律减小的，想在深度上合理的获得一个较高分辨率的一个方法便是使用电极在钻孔中测量，这样能很好的反映出井周围及井间的地质状况。
跨孔高密度电阻率与地表高密度测量相比，它较少使用，因此布极方式也与地表高密度布极方式有很大的不同。
跨孔高密度电阻率成像也称为井地电法勘探，井井地勘探，跨孔高密度CT 法等。
国内的电法仪器一般也不支持此方法的测量。
但实际使用的装置与地面电法无异，也分为单极，偶极，三极，四极等方式。
因此可以用现有的高密度仪器将数据测出来，然后通过相应的转换软件变换为跨孔高密度的数据格式，再用国内使用比较广泛的高密度电法反演软件RES2DINV进行反演处理。
跨孔高密度电阻率的布极方式：
1、
跨孔高密度成像电极位置示意图(单孔+地表电极)
2、
跨孔高密度成像电极位置示意图(双孔+无地表电极)
3、
钻孔1
钻孔2钻孔N 跨孔高密度成像电极位置示意图(多孔+地表电极
)
地面电极
使用RES2DINV 软件反演结果图：
双孔带地形校正结果图
孔中电极深度不一致反演结果：
孔中电阻率和极化率反演结果：
多孔反演结果：
野外实测钻孔反演结果：
用现有的高密度仪器做跨孔测量，可以使用温纳排列，斯伦贝尔排列，三极排列，偶极等排列方式测量，因井中视电阻率计算方法与地面不一样，因此需要保留测量时的电压电流值，然后用转换软件重新计算。
因内容较多，转换繁琐，这儿先简单介绍一下跨孔高密度的测量效果，有这方面需要的朋友可以在我博客中留言，如果需求者较多，笔者再详细介绍测量方式，并编写转换程序。
博客地址：/u/2274611685。