电阻率法的基本原理范文

关键词:电磁法；水文地质；地质勘查；

中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：

1物探方法及原理

1.1瞬变电磁法

瞬变电磁法(TEM)以接地导线或不接地回线通以脉冲电流作为场源,激励探测目标感生二次电流,在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应。二次场从产生到结束的时间极为短暂,属时间域电磁法。瞬变电磁法的物理基础是电磁感应原理,即导电介质在阶跃变化的激励磁场的激发下产生涡流场,如图1所示。

图1TEM法工作原理示意图

瞬变电磁法与其它电法相比,具有体积效应小、等值范围窄、测地工作简单、分层和穿透高阻覆盖层的能力强等优点，可提供较多有用的地质信息。同时该方法对低阻反映灵敏,体积效应较小,易于突出低弱电阻率异常,利于区分本区的含水区和富水区。该方法主要通过对观测记录的参数ΔV2PI进行自相关技术滤波处理后,按晚期或全期视电阻率、纵向视电导率及视深度的计算公式转换为全期ρτ(t),Sτ(t)和Hτ(t)等参数,绘制出相应ρτ(t),Sτ(t)及Hτ(t)断面与平面等值线图，这些图件即为资料定性与定量解释的基础资料。

1.2可控源音频大地电磁测深法

可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)是用不同频率的交流电按一定装置发射电磁波,借助于在地面上观测电磁场的振幅和相位,来研究地质问题的一种频率域电磁类勘探方法。电磁场具有趋肤效应，频率不同其穿透深度不同。高频时电磁场分布于浅层区域，低频时电磁场分布于较深区域，因此通过改变发射频率研究不同深度上的地质情况。可控源音频大地电磁测深法与直流电测深法相比,具有分辨能力强、各向异性小和能穿透高阻覆盖层等优点。根据测区地质资料,选择合适的ResSmth参数,通过对卡尼亚视电阻率和阻抗相位断面图的电性变化结合地质资料进行反演,最终经计算作出二维反演视电阻率断面图，再进行解释。

2各地层电性特征及使用仪器及装置

测区内各地层岩性、电性特征见表1。

表1测区内各地层岩性、电性特征表

采用Zonge公司生产的GDP-32型宽带多通道数字电磁接收机观测。为保证有足够的信噪比和探测深度，同时降低矿区干扰因素的影响，TEM采用大定回线源装置，发射框采用800m×800m的正方形框，采用探头装置接收；CSAMT采用赤道装置，采用测深的标量测量方式，水平方向电场(MN)平行于场源(AB)，水平磁场垂直于场源布设，见图2。

3资料解释

资料解释遵循由已知到未知、从点到面、从简单到复杂的原则。综合现有的地质、物化探、钻探、地震、水文等资料，结合野外实地调查，及时对已知资料进行定性或定量分析，研究电阻率与电性层的对应关系。瞬变电磁法实测曲线解释时，要注意区分由噪声引起的曲线畸变，排除其他良导体干扰造成的假异常，着重分析含水地层的含水性与曲线衰减特性之间的内在规律。

解释中,首先分析已知钻孔资料与TEM曲线的对应关系，总结出本区总的解释原则，再结合地震、地质资料和含水层视电阻率值的大小、层厚、埋深等因素，由点到线，由线到面，解释区内二叠系煤层顶底板和小窑采空区富水性及奥陶系灰岩含水层的富水情况，划分、圈定富水异常区范围及对测区内断裂构造导水性进行评价。

图2CSAMT法标量测量示意图

4工程实例

4.1TEM法勘查

从h277线断面图(图3)可知,1940、2140、2260、2520、2900、3140号点附近，视电阻率等值线出现下降趋势的扭曲变化，与地震推断的断层位置基本对应。图中断层下降盘附近呈现明显的低阻异常，故可推断为断层裂隙带形成的富水区。通过本次勘探工作,结合已知钻孔和地震资料,推断出了设计所要求的区内石炭系上统灰岩和奥陶系顶界面下50m灰岩的富水异常区，分析解释了断层的含水性和导水性，圈定了富水异常区范围，对测区内断裂构造导水性进行了评价。

点号

图3h277线等视电阻率断面图

4.2某煤矿CSAMT法勘探

图4为h164线反演视电阻率断面图，由图可见，在石炭系灰岩和奥陶系灰岩地层埋深附近，电性曲线基本呈似层状分布，断面纵向由浅至深总体表现出4个明显的电性层。

点号

图4h164线反演视电阻率断面图

图5为T140线等视电阻率断面图，由图可见，在石炭系灰岩和奥陶系灰岩地层埋深附近，电性基本上呈似层状分布，4020号点附近，等值线出现下降趋势的扭曲变化，与地震推断的断层基本对应。

点号

图5T140线等视电阻率断面图

通过本次勘探工作，结合已知钻孔资料，推断出了区内石炭系灰岩和奥陶系灰岩的不同等级富水区的赋存位置、范围和形态，基本查明了断层的含水性和导水性，消除了局部富水对煤田开采造成的安全隐患，确保了矿井持续、稳定、健康发展。

5结论

介绍了TEM、CSAMT技术的原理、工作方法及在矿区水文地质勘查中的应用效果，结果表明综合物探方法在解决矿区水文地质勘查中是一种行之有效的勘探方法，可为矿井的安全生产提供技术指导和安全保证。

参考文献:

[1]牛之琏.时间域电磁法原理[M].长沙：中南工业大学出版社，1992.

电阻率法的基本原理范文

关键词：高密度电法；土石分界面；地质；地球物理特征；钻探资料；

Abstract:ThispaperdescribestheapplicationofdamdetectinginterfacebetweenstoneandearthinthehighdensityresistivitymethodinYuhuan,introducesthebasicprincipleofhighdensityresistivitymethod,dataacquisition,dataprocessing,anddeterminethebackfilllayerinterface.Comparedwithdrillingdatavalidation,showstheeffectivenessofthehighdensityresistivitymethod.

Keywords:highdensityresistivitymethod;earth-rockinterface;geology;geophysicalcharacteristics;drillingdata;

中图分类号：TU74文献标识码：文章编号：

1.引言

在沿海地区工程勘察中经常会遇到回填地基的勘察及检测的项目，而回填地基多为抛石体等，给工程勘察的钻探施工带来一定难度，为此利用物探的高密度电法在抛石体与土层分界面探测中带来高效和经济的工程结果；笔者引用在浙江省舟山市某海堤围垦工程勘察中利用高密度电法的实例进行应用分析。

2．高密度电法的基本原理和优点

高密度电阻率法的基本原理和常规电阻率法相同，它是以岩土介质的导电性差异为基础，通过观测和研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律来解决地下地质问题。高密度电法的测量一般是通过带有大量电极的计算机控制系统来实现，这些电极以一个固定的间距分列在一条直线上采集的数据一般以等视电阻率断面图的形式出现，断面图直观地给出了地下电阻率值差异。高密度电法在野外测量时电极为一次性布完，减少因电极设置而引起的故障和干扰，提高了测量精度和测量速度。

3应用实例

3.1测区地质、地球物理概况

浙江省舟山市某海堤围垦工作区微地貌属山丘坡脚的前缘。现场地经回填，地形较平坦，标高约在4.0m，整个地段堆积物多为抛石，局部地段为石子、砂。

工作区地层自上而下主要为人工抛石层，第四系全新统海相沉积的淤泥质粉质粘土、粉质粘土，下伏基岩凝灰岩。

根据钻探地质资料，布置了孔旁电阻率测深点，电阻率测深曲线均为H型（如下图），能较好地根据地层的电性进行分层，从而证实了电法工作的有效性。从孔旁测深曲线上可得出，在勘探深度内自上而下可分为三个电性层，第一层为高阻层，视电阻率为n×10¹～n×10³Ω・m,对应于①层回填抛石体层；第2层为低阻层，视电阻率

3.2野外施工方案

本次物探工作方案为用高密度电阻率法沿勘探剖面线布置，使用温纳α装置采集，电极间距5.0m。使用仪器为高密度直流电法仪，电缆为随仪器配套的多芯电缆，电极为定制不锈钢电极。由于仪器控制的电缆长度有限，一次排列布故需要对排列进行滚动重复测量，长度M与隔离系数N和电极间距a有关。根据温纳α装置采集层序的几何关系，最大N设置为12。

3.3数据处理及反演

高密度电阻率法野外采集的数据需要先进行处理，然后再带地形进行反演，这些工作都可以在二维电阻率反演软件(2DRES)下实现。数据处理工作主要是剔除一些由接地不好电极影响的坏数据和采集系统自带的随机高斯干扰数据，且有一系列的参数设置来适应不同的场地乘法技术反演。反演结束后，选择合适的迭代结果运用Surfer软件作出等视电阻率断面图，然后依据等视电阻率断面图对该测试地区作物性地质分析，从而绘制出该工区各剖面的物性地质断面图。

3.4成果资料解释

图2给出了勘察区的1#剖面的等视电阻率断面图，从等视电阻率断面等视电阻率断面图上分析，测区的地层分布较为简单，依地层顺序从上到下物性推断如下：

（1）表层为回填层多为人工抛石体，呈现高阻电性层，其ρs值变化范围较大，ρs＝10～900Ω・m，厚度变化范围为16.0～20.0m间，至海边加厚，符合实际情况。

（2）表层下面的电阻率ρs＜10Ω・m的低电阻电性层，推断为淤泥质粘土层，厚度变化不大，平均厚度约16m。

（3）最下面为粉质粘土层（或全风化基岩），电阻率ρs值在10～100Ω・m之间。

最后，将电极号100的物探解释成果与原ZK12工程钻孔资料进行比对，其对比情况见下表：

从上表的比对结果可看出，运用高密度电法在回填地基（抛石体）工程勘察效果明显，能够较为准确而详实地划分回填地基层的分层深度。为以后的工程施工提供依据。

4结语

实践表明，物探方法在回填地基检测方面有较好的功效。同时高密度电阻率法具有成本低、效率高、效果好、显示直观等特点，值得大力推广。

高密度电阻率法的定量解释最好有一定量的钻孔资料相互对应，通过孔旁电阻率测深方法的资料，运用线性回归法来确定分层极距点位置及电性特征的一般规律，从而提高高密度电法的剖面分析解释推断结果的准确性，以此来准确确定表层回填地层的底板深度。

另外注意：在复杂的回填地区情况下，且无相关钻孔资料好引用时；可采取多种物探工作的方法的有效结合，通过现场多数实验来确定各种物探方法的有效性，来选取有效的物探工作方法，同样也会在回填地基的勘察及检测项目中取得显著的技术效果。

参考文献

[1]刘国兴电法勘探原理与方法[M].北京地质出版社.2005

[2]王兴泰工程与环境物探新方法新技术[M].北京地质出版社.1996

[3]吕玉增.阮百尧高密度电法工作中的几个问题研究.工程地球物理学报[J].2005.2(4)

电阻率法的基本原理范文篇3

关键词：量程扩展附加装置串并联分频等效电阻

数字万用表具有读数方便、精度高、功能强等特点，在电子测量中得到了广泛应用。然而在实际使用中，某些情况下，数字万用表受到其量程的限制而无法使用。以UT56型数字万用表为例，超过200MΩ的电阻无法测量，大于20μF的电容也不能读数，高于20kHz的信号频率也不能进行测量，最高只能测量1000伏以内的直流电压。如果我们利用已学过的知识，准备几个适当的元件或附加装置，可以很容易地将电阻、电容、频率的测量范围加以扩展10倍，而且测量的精度也不会受到影响。

一、扩展电阻测量范围的方法

基本原理：根据电阻在并联时，总电阻值会减小的原理，只要我们将一个已知准确阻值的100――200MΩ的电阻与高于200MΩ的待测电阻并联，数字万用表将能测量并显示出其并联后的总电阻值。然后根据相应公式，我们不难计算出这个高于200MΩ的待测电阻，从而实现大电阻的测量。根据理论分析和实测效果，量程扩展到2000MΩ，对测量的准确度几乎没有影响。

具体实施方法如下：

1、选定标准辅助元件。我们可以选择一个100――200MΩ的电阻，测量出其准确值，把它作为测量高于200MΩ电阻的辅助元件Rs。

2、需要测量高于200MΩ电阻的时候，将待测电阻Rx与辅助元件Rs并联，再用数字万用表的200MΩ电阻测量档进行测量，计下其读数R。

3、根据公式可计算得到Rx=R×Rs/（Rs-R）

二、扩展电容测量范围的方法

基本原理：根据电容在串联时，总电容值会减小的原理，只要我们将一个已知准确电容量的电容器，其容量在10――20μF间，将其与高于20μF的待测电容串联，数字万用表将能测量并显示出其串联后的总电容值。然后根据相应公式，我们不难计算出这个高于20μF的待测电容。根据理论分析和实测效果，量程扩展到200μF，对测量准确度的影响都不大。

具体实施方法如下：

1、选定标准辅助元件。我们可以选择一个10――20μF的电容器，测量出其准确值，把它作为测量高于20μF电容的辅助元件Cs。

2、需要测量大于20μF电容的时候，将待测电容Cx与辅助元件Cs串联，再用数字万用表的20μF测量档进行测量，计下其读数C。

3、根据公式可计算得到Cx=C×Cs/（Cs-C）

三、扩展信号频率测量范围的方法

基本原理：将待测信号进行分频，使其频率达到数字万用表能测量的范围，读出此时的频率，再乘以已知的分频系数，即可准确地得到待测信号的频率值。

具体实施方法：

1、制作测试用的附加辅助电路。电路由限幅、放大（或施密特触发器）、十进制计数器、电源（可用电池）等电路构成，将其输出做成能直接插入数字万用表测试端、输入端做成能与表棒很好相接的结构，便于在测试中操作。

2、需要测量高于20kHz的信号频率时，将数字万用表功能选择开关置于频率测量档，附加辅助装置的输出端插入到数字万用表的测试孔，测试表棒插入到附加装置的输入端，接通附加装置的电源，即可测量并读出经分频的待测信号频率值。

3、将读数乘以分频系数即可。用此方法实现频率读数扩展，在测量范围内对所测信号频率的读数准确度与表的准确度一致。如果在附加装置上使用双十进制计数器，则频率测量可以扩展至100倍，而准确度不受影响。

四、扩展交、直流电压的测量范围

数字万用表一般都有1000伏的最大直流电压量程、700伏的最大交流电压量程，通常情况下是够用的。如果临时需要测量更高一些的电压值，也可以增加简单的分压器用以扩展量程。为使测量准确，在设计分压器的阻值中，应考虑数字电压表相应的电压测量档的等效电阻值。具体实施方法和原则如下：

1、测出扩展档的等效电阻。应用两次电压法，即先直接测一个电源的电压值U1，再串联一个电阻已知电阻Rs后测出电压值U2，按公式Rg=RsU2/（U1-U2）即可测出该电压档的等效电阻。

2、确定分压比。根据测量需要，确定分压比，如分压比定为2，可扩展量程至2000伏。

3、确定分压电阻。根据待扩展的数字电压表相应档位的等效电阻Rg及分压比进行计算确定分压电阻。

4、制作分压器。电路虽然很简单，但使用时是进行高电压的测量，必须考虑安全因素。选材上要注意耐压性能，制作中要注意可靠连接、操作方便。测试表棒和插头要妥善连接。

5、测量应用。需要测量高电压时，将数字万用表置于扩展量程档（如1000伏档），将附加分压器插在数字万用表的测试孔，表棒接在分压器的插孔上，用两表棒的另一端测量待测电压，从万用表上读取分压后的电压值，再乘以分压比即可。使用中应注意测试的安全问题。

值得说明的是，扩展电压量程的方法同样适用于普通的指针式万用表。