第五章高密度电法要点
高密度电法(1)
实验二高密度电法实验一、实验目的1.学习高密度电阻率法数据采集工作方法；了解数据处理的基本流程。
二、高密度电法的勘探原理高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。
它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。
高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系 3 部分组成。
多路电极转换器通过电缆控制电极系各电极的供电与测量状态。
主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存贮测量数据。
数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。
计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后,做视电阻率等值线图。
在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料作地质解释,并绘制出物探成果解释图。
三、实验内容及步骤（一）实验内容本实验在室外采用温纳装置做剖面观测，学习电法勘探的野外工作过程和仪器操作，对观测的数据进行整理，编写实验报告。
（二）仪器高密度电阻率勘探工作仪器包括测量系统和反演软件系统。
测量系统包括WDJD-3多功能数字直流激电仪（测控主机）和WDZJ-3多路电极转换器。
该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用。
（三）装置形式采用的装置形式为：固定断面扫描装置α排列（温纳装置AMNB）见图1-1。
测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；依此不断扫描下去，得到倒梯形断面，由于供电电极AB和MN均按一定比例增大，所以在反映深部信息是有比较好的效果。
图3-1 α排列（温纳装置AMNB）装置（四）各项检查检查项目包括：主机电源电压，转换电极控制器开关，转换电极控制器电源电压，主机各接线柱之间的绝缘电阻，转换电极控制器各接线柱之间的绝缘电阻，32芯物探电缆完整性，干电池箱的电压等。
高密度电法——精选推荐
⾼密度电法⾼密度电法地质14-1班姓名:杨栋学号:142009020117⾼密度电法勘探实验报告⼀、实验⽬的以及要求在实际地质勘察的⼯作中,物探技术是必不可少的,其具有使⽤⽅便、快捷、成本⼩的优点,可以迅速的获取⼯程区域的相关地层地质情况。
⾼密度电阻率法⼜是其中使⽤⾮常⼴泛的⼀种物探⽅法,是⼯程地质⼈员在今后的⼯作中经常使⽤的⼀种技术⼿段,所以我们有必要熟练的掌插⾼密度电阻率法的试验⽅法和数据解释。
本实验要求达到以下⼏点:1.学会⾼密度电法装置的布设⽅法以及测线的连接⽅式;2.掌插⾼密度电法温纳四极、偶极法两种装置的数据采集;3.学会数据的接收及转换;4.学会电法的数据处理及计算机作图⽅法;5.需要掌插的软件有:a、BTRC2004数据接收不格式转换软件;b、RES2DINV⾼密度电法处理软件。
⼆、基本原理⾼密度电阻率法是⼀种新兴阵列勘探⽅法,将多个电极，可达上百根，置于测线上,通过电极转换开关和⼯程电测仪便可实现数据的快速⾃动采集并能够进⾏现场数据处理、分析和成图。
它是结合电剖⾯和电测深的直流勘探⽅法,它是在常规电阻率法的基础上发展起来的,仌然以岩⼟体的电性差异的为基础,研究在施加电场的作⽤下,地下传导电流的变化规律。
但它相对传统电阻率法⽽⾔,具有观测精度⾼、数据采集量⼤、地质信息丰富、⽣产效率⾼等优点。
⼀次布极可以完成纵、横向⼆维勘探过程,既能反应地下某⼀深度沿⽔平⽅向岩⼟体的电性变化,同时⼜能提供地层岩性纵向的电性变化地质14-1班姓名:杨栋学号:142009020117 的情况,具备电剖⾯法和电测深法的综合探测能⼒。
⾼密度电阻率法的探测深度随着供电电极距的增⼤⽽增⼤,当隔离系数n主次增⼤时电极距也逐次增⼤,对地下深部介质的反应能⼒亦逐步增加。
由于岩⼟剖⾯的测点总数是固定的,因此,当极距扩⼤时,反映不同勘探深度的测点将依次减少。
通常把⾼密度电阻率法的测量结果记录在观测电极的中点、深度为na的点位上,整条剖⾯的测量结果就表⽰成为⼀种倒三⾓梯形的电性分布及⼯作剖⾯。
高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用
高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用高密度电法是一种利用地下电阻率差异来探测地下结构的地球物理勘查方法。
在张家口煤矿采空区勘查中，高密度电法具有独特的优势和广阔的应用前景。
本文将从高密度电法的原理、在煤矿采空区勘查中的应用及前景展望等方面展开论述。
一、高密度电法原理高密度电法是一种以电法勘查为基础的地球物理勘查方法。
它利用地下介质的电阻率差异来探测地下结构，通过电磁场的传播和接收来获取地下情况。
高密度电法勘探时所使用的电流和电极间距都相对较小，因此称之为“高密度电法”。
其原理是通过在地面布设一定数量的电极，通入直流电流，测量地下各点的电位差和电流，根据这些数据来计算地下电阻率分布，从而推断地下构造。
高密度电法通过对地下电阻率差异的探测，能够准确地勘查出地下煤层的位置、厚度、质量等信息。
1. 煤矿采空区的特点张家口地处北方煤炭资源丰富的地区，煤炭开采量大，煤矿采空区也相对较多。
煤矿采空区是指煤矿开采后形成的地下空洞,是一种特殊的地下工程构造,具有比较复杂的地下构造特征。
因为煤矿采空区会造成地表塌陷和地下安全隐患，因此需要对煤矿采空区进行详细的勘查。
2. 高密度电法在煤矿采空区的应用由于高密度电法具有成本低、覆盖面广、分辨率高的优势，因此在煤矿采空区的勘查中得到了广泛的应用。
通过高密度电法勘查，可以对煤矿采空区的地下情况进行详细的了解，包括采空区的大小、位置、形态、状态等信息，为采空区的治理和利用提供必要的数据支持。
在煤矿采空区的高密度电法勘查中，通常采用交错排列的电极布置方式，以更好地提高勘探的分辨率和精度。
还可以通过对不同频率的电流进行勘查，来获取更加丰富的地下信息。
通过对勘查数据的分析和处理，可以准确地绘制出煤矿采空区的地下构造图，为煤矿采空区的治理和开发提供科学的依据。
在具体的应用中，高密度电法可以有效地识别煤矿采空区下方的煤层残缺和煤层破碎带，为深部煤层的开采提供重要的参考信息。
高密度电法还可以对煤矿采空区的地下水文地质情况进行详细的勘查，为采空区的排水和防渗工程提供重要的数据支持。
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。
关于高密度电法在岩溶路基勘察中的应用探析
关于高密度电法在岩溶路基勘察中的应用探析高密度电法（multi-electrode resistivity method），作为一种阵列式电阻率测量方法。
高密度电法这种方法可以有实时处理现场数据，同时还可以快速采集电阻率，这种方法主要是集电测深和电剖面为一体的，主要采用高密度布点，从而对二维面点断面测量，该法为我们所提供的信息量大、数据量多，而且还具有速度快，观测精度高等特点，是现阶段岩溶勘察最佳的方法之一。
为此，笔者根据自己的工作经验，对高密度电法在岩溶路基勘察中的应用进行了深入的探究。
标签：高密度电法；岩溶路基勘察；应用一、高密度电法工作原理这种方式是地下介质间的导电性差异，高密度电法同常规电阻率法相似，这种方法（具体如图一）通过A、B电极向地下供电流I，之后在有效的获取再M、N极间测量电位差△V，从而有效地得到M、N点间的视电阻率值。
高密度电法这种方法根据实测的视电阻率剖面，进行科学的分析和计算，通过这种科学合理的方式，最终有效底获取地层中的电阻率分布情况，这样一来，相关工作人员，就可以划分地层，从而更好地确定异常地层[1]。
二、高密度电法应用实例（一）分析场地工程地质概况场地主要位于广西西南部，呈东南至西北带状展布于整个西南部，场地所处地形向华南丘陵盆地过渡的云贵高原西南端，地势起伏比较大，具有诸多山顶岩石裸露，为水稻为主要种植作物。
工作人员通过对现场工程地质调查和钻探揭，发现场区地层主要是有下伏石炭系灰岩、白云质灰岩、第四系残坡积土以及白云岩等组成的。
在调查的过程中，发现地表因为含水量的不同，因此，视电阻率在50-500m范围内变化，同时还发现白云岩以及灰岩的视电阻率值l000-4500m范围内，溶洞的视电阻率和岩溶发育区的值在350-1300m范围之内，这样一来，就为接下来的高密度电法工作提供必要的物理条件。
（二）分析野外工作具体方法我们根据相关理论以野外试验结果，在本次勘察过程当中，采用六十多种电极组合的温纳装置进行科学合理测量，所测的点距3-5m，具体排列长度在180-360m，范围内，相关工作人员，将野外所测量数据有效地上传到计算当中，进而对相关数据进行处理，以便更好地做出相应的推断解释，为进一步确保相关数据的真实可靠性，还对一些突变点或是异常点进行重复检查。
高密度电法勘探.
43-28
High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
地裂缝
43-29
High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
污染检测
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
43-31
43-34
High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
z黄土暗穴探测
峡口村（K914+000）HD断面图
2 4 10 12 14 16 18 20 22 4 6 8 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44
近地表地球物理勘探
1.3 高密度电法勘探的特点
z 电极布设一次完成,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 快速采集和自动化测量奠定了基础 z 能有效的进行多种电极排列方式的扫描测量,可获得较丰富的关于地电断面结构 特征的地质信息 z 野外数据采集实现了自动化或半自动化,不仅采集速度快,而且避免了由于手工操 作所出现的错误 z 与传统的电阻率法相比,成本低、效率高、信息丰富、解释方便，勘探能力显著 提高
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
43-24
建筑场地评价
High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
岩 溶
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High Density Resistivity Method
近地表地球物理勘探
高密度电法的实施步骤
高密度电法的实施步骤1. 简介高密度电法是一种用来探测地下电阻率的地球物理方法。
该方法通过在地面上放置一系列电极，将电流注入地下，然后测量产生的电压，以确定地下材料的电阻率分布。
高密度电法的实施步骤包括实地布置电极、进行电流注入和电压测量、数据采集和处理等。
2. 实地布置电极在进行高密度电法实施之前，首先需要进行实地电极布置。
电极布置应考虑到地下的电阻率分布情况以及需要研究的目标。
一般来说，电极布置要遵循以下原则：•电极布置应尽可能覆盖研究区域的整个范围，以获得较为全面的电阻率数据。
•电极应远离任何可能影响测量的干扰源，如金属结构物或高压电缆等。
•电极布置需要考虑到实地情况，如地形、土壤类型等。
3. 进行电流注入和电压测量电流注入是高密度电法中的一项关键步骤。
电流注入需要通过电极将一定电流注入地下。
通常采用的方法是将电极对分为两组，分别为注入电极和测量电极。
注入电极负责注入电流，而测量电极则用于测量注入电流产生的电压。
在进行电流注入和电压测量时，需要注意以下事项：•确保电流源的稳定性，并根据实际情况选择合适的电流大小。
•确保电极与地下的良好接触，以减小测量误差。
•在电流注入时，需要保持一定时间，使电流的分布达到稳定。
4. 数据采集和处理完成电流注入和电压测量后，需要对所得的数据进行采集和处理。
数据采集和处理旨在获得地下电阻率分布的信息。
以下是一般的数据采集和处理步骤：•使用数据采集系统将电压数据记录下来，通常采用数字多道技术，以提高数据采集速度和精度。
•将采集到的数据导入计算机进行处理。
一般采用地球物理数据处理软件，如Res2Dinv或Res3Dinv等。
•利用适当的数学模型和反演算法，通过对数据进行反演计算，得到地下电阻率分布图。
5. 结果解释与分析得到地下电阻率分布图后，需要对结果进行解释和分析。
解释和分析结果需要考虑到地质背景、研究目标等因素。
以下是一些常见的解释和分析方法：•对比野外观测结果与地质地球物理模型，判断测量结果的可靠性和准确性。
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。
高密度电法应用原理
图 １ 温 纳 装 置 示 意 图
施伦 贝塔装置
高密度 电法测线在垂直 目标地质体走 向时有着 最佳分辨率。 在大多数情况下我们并不知道 目标地质
体 走 向 ，因此 我们 在 布置 测 线 时更 加关 心 地形 因素 ， 通 常 让 测 线 垂 直地 形 走 向 ， 理 由是 ： 地形 会 影 响观 测
叠
偶掇 装置
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图 ４ 偶 极 装 置 示 意 图
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法 的测 点 间距 等 于其 电极 间 距 ， 为确 保 水平 方 向分 辨
壶 土 主
Ａ Ｍ Ｎ Ｂ
主
２ ａ Ａ
童
２ ａ Ｍ ２ ａ Ｎ
率 ，最大电极距一般不大于 １ ／ ２目标地质体宽度 ， 最
大不超 过 目标 地 质体 宽度 。
０
高密度 电法应用原理
张 新 磊 ．王 双 六
（ 安徽 省交 通 规划 设计 研究 总 院股 份有 限公 司 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
摘 要 ： 高密度 电法在 工程领域得到 了广泛 的应 用 ， 并取得 了
口 口 的视电阻率水平分布形态呈地形镜像形态 的假异常 ；
＊・
测线垂直地形走 向时具有最小的地形效应 。
高密度电法测量实验
实验二十一 高密度电法测量的方法原理 实验二十二 地下已知模型的异常电场剖面测量 实验二十三 高密度电法测量数据的处理与解释(一)实验目的了解高阻体和低阻体模型上的视电阻率剖面异常。
(二)设备：1．DUK 一1高密度电法测量系统：其包括：“DZD 一4多功能直流电法仪器”、“多路电极转换器《II 》”及一套高密度测量专用电缆和电极。
2．供电用电池 3．皮尺 4．钉锤(三)原理及装置：地电学是研究大气，海洋和固体地球内部的电性及电场分布规律的科学。
我们利用电法勘探中的某些方法，来研究固体地球岗位介质及其周围的电性及其电场的分布。
地电学在地震预报和地球物理研究中都占有十分重要地位。
在地球表面存在头着天然的变化电场和稳定电场，其中天然的变化电场是由地球外部的各种电流系在地球内部感应产生的，分布于整个地表和广大地区，一般具有较小的梯度。
而天然的稳定电场主要是由矿体，地下水和各种水系产生的，分布于局部地区，一般具有较大的梯度。
电法工作主要研究对象就是这种稳定场。
这种稳定场又和变化场交融在一起，我们则要在测量中去伪存真，找出真正反映地下物质结构的稳定电场。
建立地下直流电场，则要将电源两端分别经两个供电电极（A 、B ）接地，电流由A 输入地下，通过B 又从地中流出，构成闭合回路，因电极的尺寸与其到观测点的距离相比很小，可视为点电流源。
如果把B 极置于相距很远（可认为“无穷远”）的地方，那么A 极附近的电场将不受B 极电场的影响或甚微，可忽略不计，我们则获得一个点电流源的电场。
这里地下任一点的电位为：rI U πρ2=（I ：A 极处电流强度；ρ：地下介质的电阻率；r ：该点距点电流源A 的距离）当供电电极A 、B 不远，且电流由A 极输入地下而由B 极自地中流出时，按场的迭加原理，该点的电场应是电流强度为I 的A 点电流源和电流强度为-I 的B 点电流源分别在该点产生的电场的矢量和，该点的电位则是A 、B 两电流源分别在该点的电位之和。