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    高密度電法儀原理、使用方法及探查實例

    2023-11-08 09:51:33 來源:中冶有色技術網
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    簡介:地球物理勘測方法經過半個多世紀的發展,已經形成一個比較完整的龐大系統算法與技術體系,電磁法及電法儀器在地球物理勘測工作中的有效應用,能夠切實地支持我國勘測人員系統地進行勘測活動,精準掌握我國的地質信息和能源信息,促進我國的持續發展。那電法儀可以探測金屬嗎?下面介紹下高密度電法儀原理與使用方法。
    地球物理勘測方法經過半個多世紀的發展,已經形成一個比較完整的龐大系統算法與技術體系,電磁法及電法儀器在地球物理勘測工作中的有效應用,能夠切實地支持我國勘測人員系統地進行勘測活動,精準掌握我國的地質信息和能源信息,促進我國的持續發展。那電法儀可以探測金屬嗎?下面介紹下高密度電法儀原理與使用方法。

    電法儀可以探測金屬嗎?
    可以,電法儀又稱電探儀,是一種探測地下金屬和石油、煤炭等資源的儀器。其原理是根據地下物質的電阻率或磁性來探測金屬存在的位置和大小。一般來說,金屬的電阻率較低,而其周圍的地層電阻率則較高,這會導致電場分布的變化。電法儀通過測量電場的變化來確定金屬存在的位置和大小。

    直流電法儀應用范圍

    多功能直流電法儀可用于礦產勘探、能源勘探、地熱勘探、城市物探,還可用于水文地質勘探,尋找地下水,解決工農業用水及生活用水問題。用于環境地質勘探,尋找斷裂帶、陷落柱、采空區、山體滑坡等,用于工程地質勘探,建鐵路、橋梁、高速公路、機場、電站、勘察江河堤壩和水庫壩基等。


    電法儀


    主要技術指標

    接收部分:

    電壓測量范圍:±30V

    電壓測量精度:±0.1%±1個字

    電壓最高采樣分辨率:0.1uV

    輸入阻抗:>50MΩ

    視極化率測量精度:±0.2%±1個字

    電流測量范圍:6A

    電流測量精度:±0.1%±1個字

    電流最高采樣分辨率:0.01uA

    50HZ工頻干擾抑制:80dB

    SP補償范圍:±10V

    發射部分:

    最大供電電壓:1200V

    最大供電電流:6A

    供電脈沖寬度:1~60s,占空比1:1

    其它參數:

    工作溫度:-10℃~50℃,95%RH

    儲存溫度:-20℃~60℃

    儀器電源:12V/6AH鋰電

    重量:5.7 Kg

    體積:339mm×295mm×152

    高密度電法儀原理

    高密度電阻率法,其原理是利用地下土(巖)層存在的電性差異,通過向地下供應的人工電場,儀器自動編碼調整供電極距和測量極距,在地表逐一測量出各電極的電位差ΔV和供電電流I,用公式ρs=K?ΔV/I可求得相應的視電阻率值(K為電極裝置系數),作為對應深度的視電阻率值,結合高密度電阻率數據處理系統進行綜合成果解釋。

    高密度電阻率法采用組合式剖面測量裝置,其電極排列規律是:A,M,N,B(其中A、B為供電電極,M,N為測量電極;如圖1所示),電極間距AM=MN=NB,隨著間隔系數n由n(min)逐漸增大到n(max),四個電極間的間距也均勻拉開,得到一個倒梯形的數據斷面。


    高密度電法裝置勘探方式示意圖


    圖1高密度電法裝置勘探方式示意圖

    圖2高密度電法測量電場分布示意圖

    它是以巖土介質的導電性差異為基礎,通過觀測和研究人工建立的地下穩定電流場的分布規律從而來解決地下地質問題。與常規電法相比,高密度電法通過多道電極轉換開關自動轉換測量電極,一次測量一個斷面的視電阻率分布情況,具有直觀、高效、高分辨率、高精度等特點(如圖2所示)。巖土的電阻率除了和組份有關外,還與巖土的結構、構造、空隙度及含水量等有關。完整的石灰巖孔隙度小、含水量少,電阻率較高,但裂隙發育帶、巖溶發育區,含水量增高,電阻率降低,在電阻率剖面上呈低阻異常;表層殘積土和砂礫巖全風化層,由于地表干燥,含水量低,表現為高阻;強風化層和中風化的接觸界面為含水層,電阻率較低。通過分析電阻率剖面上的異常、電阻率反演來實現勘察目的。


    高密度電法儀系統框圖

    高密度電法儀系統框圖

    高密度電法儀使用方法

    在預先選定的測線和測點上,同時布置幾十乃至上百個電極;然后用多芯電纜將它們連接到特制的電極轉換裝置;后者可根據操作員的指令,由儀器的測量程序控制將這些電極組合成指定的電極裝置和電極距,快速完成多種電極裝置和多電極距在觀測剖面的多個測點上的電阻率法觀測。再配上相應的數據處理、成圖和解釋軟件便可及時完成給定的地質勘查任務。

    在使用過程中,通過A和B兩個電極向地下供電,形成人工電場,通過工作人員測量地面M和N的電極,測量電位差,然后記錄每個記錄點的視覺電阻率值。將測量的表觀電阻率值輸入計算機,經過合理有效的處理和解釋,對地層進行劃分。

    現有的電法儀器只測量了AB電極的電流和MN電極的電壓,對于AB電極的電壓是通過計算AB電極的電流來得到。雖然AB電極的電壓在理論上可以得到波形,但是實際發射過程要受到外界環境的影響,實際發射的波形會有區別,如果在數據后處理時沒有考慮,會影響最后的測量分析精度;另外,如果通過AB電極的電流計算得到AB電極的電壓,則會引入大地的噪聲,對數據處理分析精度有影響。

    高密度電法巖溶探查實例

    1、廣西桂林某高速巖溶區探測

    項目采用高密度電法實施,溫納四極裝置,電極距5米,探查深度40米。在里程100~150米,深度20米處,發現一處低視電阻率異常,結合該區地質條件,推測為巖溶發育區。經過在里程125米處鉆探,驗證該處為一較大規模含水填充型巖溶發育區。

    2、安徽銅陵市某房建工程巖溶探查

    項目采用高密度電法實施,溫納四極裝置,電極距2.5米,探查深度20米。在里程55米,深度11米處,發現一處低視電阻率異常。結合該區地質條件,推測該處巖溶發育,經鉆孔驗證,該處縱向發育一系列大小不一的巖溶空洞。
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