高密度电法仪原理、使用方法及探查实例

2023-11-08 09:51:33 来源：中冶有色技术网

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简介：地球物理勘测方法经过半个多世纪的发展，已经形成一个比较完整的庞大系统算法与技术体系，电磁法及电法仪器在地球物理勘测工作中的有效应用，能够切实地支持我国勘测人员系统地进行勘测活动，精准掌握我国的地质信息和能源信息，促进我国的持续发展。那电法仪可以探测金属吗?下面介绍下高密度电法仪原理与使用方法。

地球物理勘测方法经过半个多世纪的发展，已经形成一个比较完整的庞大系统算法与技术体系，电磁法及电法仪器在地球物理勘测工作中的有效应用，能够切实地支持我国勘测人员系统地进行勘测活动，精准掌握我国的地质信息和能源信息，促进我国的持续发展。那电法仪可以探测金属吗?下面介绍下高密度电法仪原理与使用方法。

电法仪可以探测金属吗?

可以，电法仪又称电探仪，是一种探测地下金属和石油、煤炭等资源的仪器。其原理是根据地下物质的电阻率或磁性来探测金属存在的位置和大小。一般来说，金属的电阻率较低，而其周围的地层电阻率则较高，这会导致电场分布的变化。电法仪通过测量电场的变化来确定金属存在的位置和大小。

直流电法仪应用范围

多功能直流电法仪可用于矿产勘探、能源勘探、地热勘探、城市物探，还可用于水文地质勘探，寻找地下水，解决工农业用水及生活用水问题。用于环境地质勘探，寻找断裂带、陷落柱、采空区、山体滑坡等，用于工程地质勘探，建铁路、桥梁、高速公路、机场、电站、勘察江河堤坝和水库坝基等。

电法仪

主要技术指标

接收部分:

电压测量范围：±30V

电压测量精度：±0.1%±1个字

电压最高采样分辨率：0.1uV

输入阻抗：>50MΩ

视极化率测量精度：±0.2%±1个字

电流测量范围：6A

电流测量精度：±0.1%±1个字

电流最高采样分辨率：0.01uA

50HZ工频干扰抑制：80dB

SP补偿范围：±10V

发射部分：

最大供电电压：1200V

最大供电电流：6A

供电脉冲宽度：1～60s，占空比1:1

其它参数：

工作温度：-10℃～50℃，95%RH

储存温度：-20℃～60℃

仪器电源：12V/6AH锂电

重量：5.7 Kg

体积：339mm×295mm×152

高密度电法仪原理

高密度电阻率法，其原理是利用地下土(岩)层存在的电性差异，通过向地下供应的人工电场，仪器自动编码调整供电极距和测量极距，在地表逐一测量出各电极的电位差ΔV和供电电流I，用公式ρs=K•ΔV/I可求得相应的视电阻率值(K为电极装置系数)，作为对应深度的视电阻率值，结合高密度电阻率数据处理系统进行综合成果解释。

高密度电阻率法采用组合式剖面测量装置，其电极排列规律是：A，M，N，B(其中A、B为供电电极，M，N为测量电极;如图1所示)，电极间距AM=MN=NB，随着间隔系数n由n(min)逐渐增大到n(max)，四个电极间的间距也均匀拉开，得到一个倒梯形的数据断面。

高密度电法装置勘探方式示意图

图1高密度电法装置勘探方式示意图

图2高密度电法测量电场分布示意图

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从而来解决地下地质问题。与常规电法相比，高密度电法通过多道电极转换开关自动转换测量电极，一次测量一个断面的视电阻率分布情况，具有直观、高效、高分辨率、高精度等特点(如图2所示)。岩土的电阻率除了和组份有关外，还与岩土的结构、构造、空隙度及含水量等有关。完整的石灰岩孔隙度小、含水量少，电阻率较高，但裂隙发育带、岩溶发育区，含水量增高，电阻率降低，在电阻率剖面上呈低阻异常;表层残积土和砂砾岩全风化层，由于地表干燥，含水量低，表现为高阻;强风化层和中风化的接触界面为含水层，电阻率较低。通过分析电阻率剖面上的异常、电阻率反演来实现勘察目的。

高密度电法仪系统框图

高密度电法仪使用方法

在预先选定的测线和测点上，同时布置几十乃至上百个电极;然后用多芯电缆将它们连接到特制的电极转换装置;后者可根据操作员的指令，由仪器的测量程序控制将这些电极组合成指定的电极装置和电极距，快速完成多种电极装置和多电极距在观测剖面的多个测点上的电阻率法观测。再配上相应的数据处理、成图和解释软件便可及时完成给定的地质勘查任务。

在使用过程中，通过A和B两个电极向地下供电，形成人工电场，通过工作人员测量地面M和N的电极，测量电位差，然后记录每个记录点的视觉电阻率值。将测量的表观电阻率值输入计算机，经过合理有效的处理和解释，对地层进行划分。

现有的电法仪器只测量了AB电极的电流和MN电极的电压，对于AB电极的电压是通过计算AB电极的电流来得到。虽然AB电极的电压在理论上可以得到波形，但是实际发射过程要受到外界环境的影响，实际发射的波形会有区别，如果在数据后处理时没有考虑，会影响最后的测量分析精度;另外，如果通过AB电极的电流计算得到AB电极的电压，则会引入大地的噪声，对数据处理分析精度有影响。

高密度电法岩溶探查实例

1、广西桂林某高速岩溶区探测

项目采用高密度电法实施，温纳四极装置，电极距5米，探查深度40米。在里程100～150米，深度20米处，发现一处低视电阻率异常，结合该区地质条件，推测为岩溶发育区。经过在里程125米处钻探，验证该处为一较大规模含水填充型岩溶发育区。

2、安徽铜陵市某房建工程岩溶探查

项目采用高密度电法实施，温纳四极装置，电极距2.5米，探查深度20米。在里程55米，深度11米处，发现一处低视电阻率异常。结合该区地质条件，推测该处岩溶发育，经钻孔验证，该处纵向发育一系列大小不一的岩溶空洞。