第一章 电阻率法(5)

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3. 电法勘探电极装置类型选择 本次采用温纳四极排列， 路电极 路电极， 本次采用温纳四极排列，60路电极，勘探 工作使用的电极间距测线1、测线2、测线3为 工作使用的电极间距测线 、测线 、测线 为3.5 测线4和测线 和测线5为 米 米，测线 和测线 为3.0米。 4. 测线布设 共计布设了5条测线 条测线8条剖面 共计布设了 条测线 条剖面
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二、 电阻率法的系统组构
1. 测量系统 程控多路转换器，微机电位，供电电源， 程控多路转换器，微机电位，供电电源，电极和连 接导线。如下图所示: 接导线。如下图所示
高密度电阻率法勘探系统结构示意图
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2. 软件系统 数据编辑和处理模块， 数据编辑和处理模块，模拟反演模块和图像处 理与编辑模块。 理与编辑模块。
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案例介绍： 案例介绍：云南某水库高密度电法
1. 基本情况
对水库坝体状况进行高密度电阻率法勘探。 对水库坝体状况进行高密度电阻率法勘探。 水库坝型为粘土心墙风化料坝，坝高48米（坝底高程 水库坝型为粘土心墙风化料坝，坝高 米 1985米，坝顶高程2033米），坝顶长 米 坝顶高程 坝顶长154米，坝顶宽 米），坝顶长 米 坝顶宽7 万立方米。 米，总库容433万立方米。 总库容 万立方米
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a = n △x --测量电极距； 测量电极距；
△X --- 布置电
极距。 极距。
三电位观测系统示意图（ 图1-66 三电位观测系统示意图（x=1，a=2x） ， ）
（a）α（温纳）装置 ，（b）β（偶极）装置 ，（c）γ（双二极）装置 ） （温纳） ） （偶极） ） （双二极）
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图1-67 测点分布示意图
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五、反演解释方法
采用与电测深方法相类似的数值方法。 采用与电测深方法相类似的数值方法。基于边界 单元法，对勘探空间进行剖分， 单元法，对勘探空间进行剖分，使每单元内的电阻 率为常量，计算出ρs的理论值，构建目标函数： 率为常量，计算出 的理论值，构建目标函数：
对理论ρ 式进行台劳展开，略去二阶以上的小量， 对理论 s式进行台劳展开，略去二阶以上的小量， 并
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2. 坝址区水文地质条件
1) 地下水类型 坝址区地下水类型较为单一。根据各含水层岩性、 坝址区地下水类型较为单一。根据各含水层岩性、 地下水赋存条件及水力特征等， 地下水赋存条件及水力特征等，可分为松散岩类孔隙水 和基岩裂隙水两大类。 和基岩裂隙水两大类。 2) 各含水层透水性能 右岸山体残坡积、红粘土和砂壤土：微弱透水； 右岸山体残坡积、红粘土和砂壤土：微弱透水；全强 风化岩体、砂及砂土夹碎块：微弱、弱透水； 风化岩体、砂及砂土夹碎块：微弱、弱透水；弱至新鲜 岩体：中等透水。 岩体：中等透水。 残坡积、红粘土和砂壤土：微弱透水； 左岸山体 残坡积 、 红粘土和砂壤土 ： 微弱透水 ； 全 强风化岩体、砂及砂土夹碎块：弱透水； 强风化岩体 、 砂及砂土夹碎块 ： 弱透水 ； 弱至新鲜岩 极微透水。 体：极微透水。 冲积砂碎石：弱透水； 河中河床 冲积砂碎石：弱透水； 断层破碎带及强弱 风化岩体：微弱透水；新鲜岩体：极微透水。 风化岩体：微弱透水；新鲜岩体：极微透水。
j = 1,2,3,…m
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从而， 从而，得到法方程
以各点处的ρ 值作为初值， 以各点处的 s值作为初值，用阻尼最小二乘法求 解该矩阵方程。 解该矩阵方程。
六、高密度电阻率法的应用
1. 技术方法 （1）野外采集方式 ） 地面采集，井中成像采集。 地面采集，井中成像采集。
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（2）布极原则 ） （a）剖面有效勘探长度要覆盖勘探剖面； ）剖面有效勘探长度要覆盖勘探剖面； 勘查分辨率尺度； （b）极距△x<勘查分辨率尺度；隔离系数要满足 ）极距△x<勘查分辨率尺度 勘探深度的要求； 勘探深度的要求； （c）对60根电极，一条剖面可测 60根电极， 根电极 （３）装置类型 偶极装置，微分装置，温纳法装置对浅部异常体 偶极装置，微分装置，温纳法装置对浅部异常体 装置 装置 装置 反映突出；施仑贝尔热装置对深部异常体反映突出。 反映突出；施仑贝尔热装置对深部异常体反映突出。 点。
测线4（剖面 ）位于坝体后坡上，与测线3平行 距测线3斜距 平行， 测线 （剖面7）位于坝体后坡上，与测线 平行，距测线 斜距 米处下方， 为15.5米。起点位于测线 的6米处下方，总长 米 起点位于测线3的 米处下方 总长177米。 米 测线5（剖面 ）位于坝体后坡上，与测线4平行 距测线4斜距 平行， 测线 （剖面8）位于坝体后坡上，与测线 平行，距测线 斜距 起点前21.5米处下方，总长 米处下方， 为29.4米。起点位于测线 起点前 米 起点位于测线4起点前 米处下方 总长177米。 米
方法特点： 方法特点：
获取信息量大，信息分布密度大； ① 获取信息量大，信息分布密度大； ② 一次布极可获多装置和多极距的视电阻率。 一次布极可获多装置和多极距的视电阻率。 勘探精度高，工作效率高， ③ 勘探精度高，工作效率高，但最大探测深度和剖 面长度受限制(h 适宜工程勘察； 面长度受限制 max<200m) ，适宜工程勘察； 实现自动测量和反演解释。 ④ 实现自动测量和反演解释。
0 11 12 23 24 35 36 47 48 59
程控开关
观测系统
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DUK-1探测系统测试记录仪
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DUK-1探测系统电极控制仪
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DUK-1探测系统工作站
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DUK-1探测系统电极布置现场
电缆抽头 拔插卡
电极
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DUK-1调试测试现场
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四、数据处理方法
1. 资料处理的目的
（1） 提取或突出有用异常的信息，如滤波、不同装置 ） 提取或突出有用异常的信息，如滤波、 之间的转换。 之间的转换。 （2）便于定性，定量解释。 ）便于定性，定量解释。
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三、 高密度电阻率法的装置类型及曲线特征
除了电阻率剖面法所列装置类型外， 除了电阻率剖面法所列装置类型外，还有以下常用 装置类型。 装置类型。 1. 三电位电极系 四极同时测量：温纳四极装置（ ）， ），偶极装置 四极同时测量：温纳四极装置（α），偶极装置 ），微分装置 微分装置（ ）。三者视电阻率之间的关系 （β），微分装置（γ）。三者视电阻率之间的关系 如下： 如下：
§1.5 高密度电阻率法
一、基本原理 二、高密度电阻率法的系统组构 高密度电阻率法的系统组构 三、 装置类型及曲线特征 四、数据处理方法 五、反演解释方法 六、高密度电阻率法的应用
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一、基本原理
基于电阻率法的原理，采用一次阵列布极方式， 基于电阻率法的原理，采用一次阵列布极方式，利 用程控多路转换器和微机电位仪组合方式， 用程控多路转换器和微机电位仪组合方式，实现不同 装置类型和不同极距的断面或立体视电阻率测量， 装置类型和不同极距的断面或立体视电阻率测量，兼 顾了电阻率剖面和电阻率测深法， 顾了电阻率剖面和电阻率测深法，达到地电断面或立 体勘查的目的。 体勘查的目的。
①严重渗水区 ③渗水区 ②严重渗水区
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①严重渗水区
②地下水渗透带
某水库高密度电法应用
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本节基本要求: 本节基本要求 1. 掌握高密度电阻率法的观测和布极方法。 掌握高密度电阻率法的观测和布极方法。 2.掌握高密度电阻率法的特点。 掌握高密度电阻率法的特点。 掌握高密度电阻率法的特点 3.掌握高密度电阻率法的基本解释方法。 掌握高密度电阻率法的基本解释方法。 掌握高密度电阻率法的基本解释方法 4.掌握高密度电阻率法的应用领域。 掌握高密度电阻率法的应用领域
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
N=4
I
0 1 2 3 4 5
U
N=3
6 7 8 9
U
I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
N=2 N=1
I
0 1 2
U
3 4 5 6 7 8 9
U
地面
n=1 n=2 n=3 n=4
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每一层的测点数计算式： 每一层的测点数计算式： 一条剖面可测 点。
④地表浸水区
③浸润区 ①浸润区 ②浸润区
测线2剖面图 测线 剖面图 米处有一150( .m)左右的低阻异常体 ①点位132～136米，深度 点位 ～ 米 深度45.5米处有一 米处有一 左右的低阻异常体 蓝色），是浸润区。 点位78～ 米 深度52.5米处有一 ），是浸润区 （蓝色），是浸润区。②点位 ～85米，深度 米处有一 150( .m)左右低阻异常（蓝色），是浸润区。③点位 左右低阻异常（ ），是浸润区 左右低阻异常 蓝色），是浸润区。 点位160～164.5米， ～ 米 深度21.1～28.1米处有一低阻异常（蓝色），是浸润区。④点位 米处有一低阻异常（ ），是浸润区 深度 ～ 米处有一低阻异常 蓝色），是浸润区。 110米处有一低阻异常（蓝色），是下雨形成的潜水区。 米处有一低阻异常（ ），是下雨形成的潜水区 米处有一低阻异常 蓝色），是下雨形成的潜水区。 39
3. 之字形装置 在平面内按一定的线距和点距，按之字形连接电极， 在平面内按一定的线距和点距，按之字形连接电极，从 而获取不同方向， 而获取不同方向，不同组合方式和不同极距的视电阻率 值。
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ρs异常特征（以温纳装置为例 ) 异常特征（
异常分布基本上反映了实际地电空间分布； ⅰ. 异常分布基本上反映了实际地电空间分布； ⅱ. 异常沿剖面方向的分辨率一般高于垂向方向的 分辨率； 分辨率； ⅲ. 实际有限形体沿垂直方向的尺度要比异常的分 布尺度要小； 布尺度要小； 地形异常存在。 ⅳ. 地形异常存在。
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2.工程与环境地质应用 工程与环境地质应用 认识一下高密度电阻率成果图像 某河堤土工膜完整性探测
破裂处底部深度变化完整处
土工膜
河床
河堤