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电阻率法的基本原理范文1
关键词：高密度电阻率法；滑坡体勘探；应用；效果
自20世纪80年代高密度电阻率法这项技术引进我国后，经过不断的改进与完善，已广泛运用于各种领域，在水文、工程及环境地质调查中均取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。譬如，隧道开挖方案可行性、堤坝隐患监测、污染物侵蚀分布、高速公路勘探及地下水位探测等方面。
1 基本原理及特点
1.1 基本原理
高密度电阻率法的基本原理与传统的电阻率法完全相同，以研究地下各种介质电性差异为基础，在人工电场的作用下，使用阵列的探测方法，采用多种装置的三电位电极系，集测深法和剖面法为一体的综合观测系统。可以一次性采集大量数据，经过处理，可将地电断面进行成像显示，通过分析某一地段视电阻率的纵、横向变化的规律，来发现地下目标体，解决地质问题。
1.2 特 点
（1）一次完成电极布设，减少因电极布设而引起的故障和干扰，为野外数据的快速和自动采集奠定了基础。
（2）能有效地利用多种电极排列同时完成电剖面和电测深两种方式的扫描测量，可获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。
（3）野外数据采集实现了自动化或半自动化！采集速度快，避免了手工操作容易产生的错误。
（5）可对观测数据进行实时处理并显示剖面电极布设一次完成，可减少因电极设置而引起的故障和干扰，并为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。其探测原理如图1所示。
5）与传统电阻率法相比，成本降低、效率提高，信息全而细，解释方便，探测能力有很大提高。
在求解简单地电条件的电场分布时一，通常采取解析法，即根据给定边界条件解以下偏微分方程：
本次探测，由于滑坡区的发育特点是孤立的地质体，存在一定坡度，围岩成分也较为单一，所以在进行数值模拟的时候选择了二维地电模型。
2、野外数据采集及处理
（l）装置选择。现在的高密度电阻率法观测系统包含多种观测装置，但一般以三电位电极系为主，即温纳、偶极、微分装置按一定方式组合后，只需用电极转换开关将每4个相邻电极进行一次组合，便在一个测点上获得了3种电极排列的测量参数。上述电极排列即可联合使用，也可根据需要单独使用。此外，当进行单孔或跨孔电阻率成像的数据采集时一，二极法供收方式往往成为经常使用的电极排列。
（2）极距的确定。极距取决于地质对象的埋藏深度，由于高密度电阻率法实际是一种二维探测方法，所以在保证最大极距能够探测到主要地质对象的前提下，还要考虑围岩背景也能在二维断面图中得到充分的反映。三电位电极系的极距设计为
a=nx，
式中，a为极距，m；n为隔离系数，可根据布设电极数量多少及勘探深度合理选择；x为点距，m。
（3）导线敷设。目前国内的高密度电阻率法仪器设备己经安装了智能分布式电极开关，理论上可以一次布设无穷多电极。在实际工作中，可根据勘探深度、剖面长短和电极电缆多少一次布设或滚动式多次布设来完成观测。
（4）测点分布。高密度电阻率法由于地表布设电极总数是固定的，因此，随着隔离系数的增大，测点数便逐渐减少，对三电位电极系而言，隔离系数每增加1次，所利用的电极数减少3个。所以，测点在断面上的分布呈倒三角状。
（5）资料的处理。野外观测剖面数据经数据转换后，长剖面进行剖面数据连接，采用2DRES软件进行二维反演后，转换成Surfer数据格式直接形成电阻率等值线剖面图或反演后电阻率等值线剖面图。
3应用实例
高密度电阻率法的应用领域很多，本研究通过一个滑坡体勘查工程实例来说明其应用效果。
3. 1工作区地质概况
区域内地层主要为：上儿古界青白口系南芬组、上儿古界震旦系桥头组、下古生界寒武系上、中、下统和奥陶系下统、新生界第四系。工作区中主要为下古生界系寒武系下统地层，出露岩性为条带状灰岩、紫红色页岩互层，产状为南西，倾角较缓。
3.2地球物理特征
物理勘探技术以物理学理论作为理论基础，用电子仪器对石油、天然气等矿产资源以及工程等进行勘探，任何地球物理方法都有其应用的物性前提，同时不同的地质条件和地质环境也会影响某些地球物理探测方法的应用效果。本过程主要利用电阻率的高低来划分岩性的结构状态与构造带的分布。区内的页岩疏松，含水性好于灰岩，构造带一般破碎含水，二者电阻率要明显低于周围介质，因此具备电阻率法工作的物理前提。
3. 3滑坡体的电性特征
（1）在该高阻滑坡体剖面的120一150 m上部存在一薄层高阻体，高阻体下部存在一低阻夹层，见图1。根据岩石电性特征分析，上部薄层高阻体与下部的低阻夹层应是灰岩与页岩互层。由于该低阻夹层存在一定坡度，其高阻岩体浮在上部，稳定性较差，在外界因素作用下，极易整体滑落。而且其上部低阻岩体也有可能随之滑落。150 m处为不同岩性的分界带。
（2）由该低阻滑坡体剖面可以看出，高低阻分界明显，高阻部位应为灰岩的反映，低阻部位应是页岩的反映，见图2。在60一120 m处上部存在一低阻体，底界面为高阻灰岩。由于该界面存在一定坡度，而且岩层产状恰好与坡度方向一致，上部低阻体在外界因素作用下可能形成滑坡或泥石流。145 m处为灰岩与页岩接触部位，虽然145 m以后上部也为低阻体，但120一145 m处的高阻灰岩可对该低阻体起到阻挡和缓冲作用，形成滑坡的可能性不大。山脚处（60 --65 m）存在一低阻带，倾向北东，倾角较缓。推断为构造带或软弱岩体（页岩）的反映，该低阻带应是附近泉水运移的通道。
由上述两条剖面可以看出，由于灰岩与页岩的的电性差大，所以成果断面所反映的高低阻层次清晰，异常反应明显，根据地形走势和高低组的岩性变化来划分滑坡体较为容易。
结束语
文章针对高密度电阻率法勘探过程中的工作方法、数据采集处理、模拟数据分析等方面优点及不足，通过实例，充分证明了高密度电阻率法在滑坡体勘查中是一种行之有效的方法，它不仅方便快捷，而且具有良好的地质效果。高密度电阻率法也是一项尚在发展和不断完善的物探技术。和其他物探方法一样，能否取得好的效果，也要取决于解决的地质问题、合适的地球物理特征和场地条件。关于高密度电阻率法的适用性问题主要表现在深部地质体分辨率问题和电极接地电阻的均匀性，它与诸多因素有关，不同的地质及地表接地条件，成果剖面所表现的异常形态和明显程度各有所异，投入使用前，必须经过试验，视反应效果是否明显后方可决定采用与否。
参考文献：
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[2]雷宛，肖宏跃，邓一谦.工程与环境物探教程「M}质出版社，2006.地质出版北京：地[l1[21
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[4]方前发，张宏兵.电法勘探方法在水文和工程地质中的应用[J].大众科技.2006.
电阻率法的基本原理范文2
Abstract： This paper mainly introduces the basic theory， operating method and data processing of the magnetotelluric sounding. This method successfully make clear the lithology distribution and fault fracture of Ji Kou Tunnel. Moreover， the geophysical exploration results are consistent with actual geological condition.
关键词： 大地电磁；EH-4；趋肤深度；Bostick；电阻率剖面
Key words： Telluric Electromagnetic；EH-4；Skin depth；Bostick；Resistivity section
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）06-0033-02
0 引言
随着高速公路施工技术的发展提高，长大、深隧道不断增加，地质勘探难度增大。在地震折射法获取岩体纵波速度遇到困难时，根据岩石电阻率差异进行隧道围岩分级是十分必要的。大地电磁测深法可有效获得地下数米到数千米地层的电性参数，通过对深部地层电阻率分布形态进行分析，可以有效推断地质构造、划分地层岩性、圈定岩石裂隙发育区。
1 基本原理
1.1 工作原理 大地电磁法是利用太阳风等入射到地球上的天然电磁场信号作为一次场激发场源，且视为垂直入射平面电磁波，由电磁场理论可知，大地介质中会产生感应电磁场，此感应场与一次场是同频率的，引入波阻抗Z。在均匀和水平层状大地情况下，波阻抗是电场E和磁场H的水平分量的比值，故有：
Z=■e■；ρ■=■Z■■=■■■；
ρ■=■Z■■=■■■
式中f是频率（Hz），ρ是电阻率（Ω·M），E是电场强度（mv/km），H是磁场强度（nT），φE是电场相位，φH是磁场相位（mrad）。注意，此时的E与H，应理解为一次场和感应场的张量叠加后的综合场，简称总场。在电磁理论中，把电磁场在大地中传时，其振幅衰减到初始值1/e时的深度[1]，定义为穿透深度或趋肤深度（δ）：
δ=503■
由上式可知，一般来说，频率较高的数据反映浅部的电性特征，频率较低的数据反映较深的地层特征[2]。因此，在一个宽频带上观测电场和磁场，并由此计算出视电阻率和相位；可确定出大地的地电特征和地下构造。在野外能获得Hy、Ex、Hx、Ey振幅，ΦHy、ΦEx、ΦHx、ΦEy，在室内数据处理后，可获得二维正、反演结果等。
1.2 工作介绍 数据采集使用由EMI公司和Geometrics公司联合研制出EH4电磁成像系统。该仪器用反馈式高灵敏度低噪音磁棒和特制的电极，分别接收X、Y两个方向的磁场和电场。由高分辨率多通道全功能数据采集、处理一体机完成所有的数据合成[3]。
此次工作共用四个电极，每两个电极组成一个电偶极子，与测线方向一致的电偶极子叫做X-Dipole；与测线方向垂直的电偶极子叫做Y-Dipole。为了保证Y-Dipole电偶极子的方向与X-Dipole的相互垂直，用地质罗盘仪确定方向，误差0.5°以内；电偶极子的长度用测绳测量，误差在0.5米以内。
1.3 数据分析 采用IMAGEM软件对资料进行预处理，对野外数据进行剔非值、去噪等处理后应用HMT软件依据各类曲线形态对有效频点、相位以及真电阻率等进行调节，并保存覆盖原文件。加入高程数据，采用Bostick反演成图，结合地质资料对电阻率断面进行综合解释[4]，获取电学地质断面图。反演是通过一系列复杂的计算把频率域数据转化为某一地球物理模型（电阻率与深度的关系），该模型按一定的标准逼近地下的地电结构，为定量解释提供模型[5]。
2 应用实例
2.1 工区地质概况和地球物理特征 吉口隧道位于福建省三明市境内，工区岩性以花岗岩为主，出口段为二叠系板岩、变质砂岩等。据经验统计和本区地球物理的反演结果分析，得出各地层的物性参数（视电阻率值ρs（Ω.m））：ρs≤2000为极破碎、极软弱、岩溶强烈发育或富水岩体；2000≤ρs≤3400为破碎、软弱、岩溶中等发育或含水岩体；3400≤ρs≤3800为较破碎或岩溶弱发育岩体；ρs≥3800为较完整岩体。
2.2 剖面线布测 本次物探目的是探测岩性及其界限，第四系覆盖层、基岩风化层厚度与连续特征，构造平面位置、宽度、产状及延伸、地下水发育情况及富水带，查明隧道的工程地质条件，为隧道安全施工提供物探依据。综合相关要求，现场工作时沿线路中线布置一条物探纵断面，测量点间距为20m，电极距为20m，测点位置由测量人员用高精度GPS定位。
2.3 剖面解释 ZK128+700～ZK130+000段：电阻率断面图上（见图1），电性特征表现为高、低阻团块相间，等值线分布较凌乱，局部夹带条带、团块低阻。在ZK128+700～
+736、ZK128+942～+979、ZK129+148～+180、ZK129+423～
+509和ZK129+833～+884五段洞身附近电阻率极低或电阻率相对极低，施工别注意预防突泥、涌水和塌方。
ZK130+000～ZK131+640段：电阻率断面图上，电性特征表现为以高阻为背景，局部夹带条带、团块低阻。在ZK131+426～+476和ZK131+611～+640两段洞身附近电阻率极低，注意预防突泥、涌水和塌方；在ZK130+181～+225、ZK130+375～+411和ZK130+641～+706三段，相对其周围围岩电阻率较低，而且从地表至洞身以下低阻相贯通。推测为断层破碎带，施工注意加强支护措施。
3 结论
通过EH4电磁成像法在吉口隧道中的应用，说明在复杂地形地质条件下该方法能够取得较好的勘察效果，相比其它物探方法，其仪器轻便，对地形环境要求低，测量速度快。在高速公路长大深埋隧道勘察中，EH-4能发现所有电阻率差异较大的高、低阻不均匀体，值得加以推广应用。由于EH4不能提供岩体电阻率，且地表浅层解释精度较差，局部具有多解，工作中应尽量采用多种勘察手段，并用少量钻孔加以验证，使物探成果更接近实际情况。
参考文献：
[1]刘国栋.大地电磁测深研究[M].北京：地震出版社，1984.
[2]陈乐寿.大地电磁测深方法[M].北京：地质出版社，1990.
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电阻率法的基本原理范文3
【关键词】地下连续墙 ;质量检测;综合法
引言
地下连续墙具有刚度大、整体性能好、抗渗能力强等优点，常作为基坑围护结构，广泛应用于工程领域。虽然地下连续墙从设计到施工都已十分成熟，但在施工过程中由于各种因素的的影响，使地下连续墙存在一定程度的质量缺陷，引起基坑严重变形、渗（漏）水、甚至坍塌，造成工程事故。目前可用于地下连续墙质量检测的方法很多，如超声波透射法、声波CT法、高密度电阻率法、钻孔取芯与钻孔垂直度检测、钻孔摄像检测等等。但每一种检测方法都有其适用的条件与局限性，单独一种检测方法不可能完全解决工程中所出现的问题。为此，综合检测分析方法，成为一种重要的检测手段。
一、综合检测法
综合检测法就是对地下连续墙采用不同的检测方法，相互验证，取长补短，以达到全面、准确的判断地下连续墙质量的一种方法。目前用以检测地下连续墙混凝土质量的方法有：超声波透射法、声波CT法、高密度电阻率法、钻孔取芯和钻孔垂直度检测法及钻孔摄像等等。
1.1超声波透射法
1）基本原理
超声波透射法一般是以人为激励的方式向混凝土介质发射声波，在一定距离上接收经混凝土介质物理特性调制的声波，通过观测和分析声波在混凝土介质中传播时声学参数（声速、波幅）和波形的变化，判定被检测的混凝土介质是否存在缺陷。
2）检测方法
在被测混凝土中埋设声测管，作为换能器的通道。测试时每2根声测管为一组，通过水的耦合，超声脉冲信号从一根声测管中的换能器中发射出去，在另一根声测管中的换能器接收信号，超声波探测仪采集、记录、储存。超声波检测原理如图1所示。
图1 超声波检测原理示意图
1.2声波CT 法
1） 基本原理
层析成像（Computerized Tomography，简称CT）是一种在不破坏物体结构的前提下，根据物体周边所获取的某种物理量（如波速、X线光强、电子束强等）的投影数据，运用一定的数学方法，通过计算机处理，重建物体特定层面上的二维图像以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术
2）检测方法
声波走时与介质速度的分布关系，可用如下方程表示：
（1）
式中：t为走时;V（x）是介质的速度分布;R（t）为射线的路径;dx为射线穿越区域的长度。
由（1）式可知，当介质中的声波速度发生变化时，其走时也随着发生改变。将多条通过介质的声波射线走时提取出来，反算出介质的声波速度空间分布图像，即声波计算机层析成像（简称声波CT）。
声波CT法按工作方式，分为孔～孔方式和孔～地方式两种：孔～孔方式是在一个钻孔中发射声波，在另一个钻孔中接收，了解两个钻孔构成的剖面内地墙混凝土的分布;孔～地方式是在一个钻孔中发射（或接收）声波，在地表沿测线接收（或发射）声波，一般情况下通过敷设不同方向的测线，可以了解钻孔中倒圆锥体范围内地墙混凝土的分布状况。声波场的分析应从走时、幅度、相位三个要素出发，由于现在声波CT主要为速度分布CT，因此本文分析只限声波时间场中的某些与野外解释有关的特征和规律。
1.3跨孔电阻率CT 法
1）基本原理
跨孔电阻率层析成像是高密度电阻率法的一种技术改进，其方法原理同高密度电法如出一辙，均它是以介质的电性差异为基础的， 观测在人工施加的稳定电场作用下介质传导电流的分布规律，推断地下不同电阻率介质的分布情况。达到探测地下目标的一种方法。
地面探测因受环境因素的影响，致使探测精度降低，因此在常规电法基础上发展了跨孔电阻率CT，该方法工作时是把探测电极放入孔中采集信号，探测点更接近目标，信号保真度大，提高了原始数据信噪比，数据更精确，通过对资料处理提高了探测精度。
2）检测方法
首先在地墙基坑内、外侧分别按照一定的间距布置若干钻孔，基坑内侧、基坑外侧钻孔交错布置。现场测试时，首先在基坑外孔内注入浓盐水，然后基坑内降水，并在基坑内钻孔间进行跨孔电阻率层析成像检测，测试钻孔之间的电阻率变化情况。如果基坑有渗漏，则基坑外孔内盐水会通过地墙渗漏点流入基坑内，由于盐水的电阻率较低，则渗漏点对应处的基坑内钻孔之间的电阻率值会降低，据此分析、判断地下连续墙可能的渗漏点位置。跨孔电阻率CT 检测原理如图2所示。
图2跨孔电阻率CT测试原理示意图
1.4钻孔取芯与钻孔垂直度检测法
通过对所取芯样表观特征的观测、累计芯样长度及钻孔深度的测量，判定地下连续墙墙体混凝土质量是否存在缺陷。并对钻孔垂直度进行检测，辅助确定钻孔孔底在地下连续墙中的位置，为准确判断地下连续墙混凝土质量提供依据。
1）钻孔取芯法
钻孔取芯法是一种微破损或局部破损的检测方法，通过观测所取芯样的形状（呈长柱状、短柱状、碎块状）、表面性状（麻面、蜂窝状、沟槽）、累计芯样长度、钻孔深度、孔底成渣厚度以及芯样的抗压强度，综合判定地下连续墙墙体混凝土质量及强度。
2）钻孔垂直度检测
为了保证钻孔深度达到设计墙深的要求，在钻孔达到一定深度时，对其进行垂直度检测，一旦发现钻孔垂直度偏大，立即调整钻机平台。另一方面当钻孔深度未达到设计墙深，但所取的钻孔芯样却不是混凝土，这时应该检测该钻孔的垂直度，根据所检测的结果确定孔底是否在墙体中。
1.5钻孔摄像检测
数字全景钻孔摄像系统通过电缆将数字全景探头放入工程钻孔中，来获取钻孔内岩壁的光学图像。全景探头自带光源，对孔壁进行实时照明和拍摄，孔壁图像经锥面反射镜变换后形成全景图像。其探测深度位置则由深度脉冲发射器来测量，全景图像与罗盘方位图像一并进入摄像设备，摄像设备将摄取的图像经专用电缆线传输至位于地面的视频分配器中，一路进入录像机，记录探测的全过程，另一路进入计算机内的图像捕获卡进行数字化，位于绞车上的测量轮实时测量探头所处的位置，并通过接口板将深度值置于计算机内的专用端口中，由深度值控制捕获卡的捕获方式，在连续捕获方式下，全景图像被快速地还原成平面展开图，并实时地显示出来，用于现场记录和监测，在静止捕获方式下，全景图像被快速地存储起来，用于现场的快速分析和室内的统计分析。
二、工程中的应运
2.1工程概况
该工程项目拟建2幢约168m高楼，商业裙房地上五层，局部六层，最高处约46m。地下车库施工分区开挖，最深约为27.2m，局部电梯坑深约31.1m，本工程的围护结构采用地下连续墙体系，在施工过程中，在地下连续墙内侧出现局部渗漏，为确定本工程地下连续墙质量，确保后续施工能顺利进行，采用了综合检测方法技术，对该区的地墙质量进行综合分析评定。
2.2检测成果
此次检测工作的重点是地下连续墙及墙缝连接处，通过对它们进行全面、综合的检测，评定地下连续墙混凝土质量及接缝的贴合情况。下面选取其中1墙缝的检测结果，来介绍综合法在本次检测工作中的应用。 1）超声波检测结果 2） 声波CT检测结果
图3超声波检测结果表明：在墙顶下23.50m～28.95m及35.00～38.50m范围内墙体混凝土存在明显缺陷。 图4声波CT检测结果表明：在墙顶下24.0～28.0m及35.5～37.0m范围内均存在低速区。
3）钻孔取芯与钻孔垂直度检测结果
在接缝附近按一定的倾斜角度钻一斜孔，来验证地墙接缝处混凝土的贴合情况。在钻进过程中，钻进至25.5m到28.0m范围内取出钢板，钻至29.0m时，孔口涌出泥砂，继续钻进至31.0m处，取出注浆填充物。根据钻孔垂直度检测结果分析表明该钻孔的孔底位于墙体内。
4）钻孔摄像检测
图5钻孔摄像检测发现：在21.4m～22.9m范围内混凝土胶结较差，孔壁见蜂窝、沟槽连续。在24.3m处见地下连续墙连接处的V型钢板，从24.3m以下平切V型钢板直至26.2m。
2.3检测结论
通过综合检测结果表明，该地墙接缝处存在明显缺陷。
结束语
本论文详细介绍了各种检测技术原理和方法，通过在实际工程中的应用，对各种检测结果进行分析、比对，达到了预期效果。综合检测法充分利用了各种检测技术的优点，弥补了单一检测方法的不足，使检测结果更加准确、科学、合理。但综合检测法由于是各种检测手段的综合，因此，工作量大、投入的人力和物力多，在经济性方面有待改进和提高。
参考文献
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[3]陈凡 等编著.基桩质量检测技术北京：中国建筑工业出版社，2003
[4]中国水利电力物探科技信息网. 编著工程物探手册。北京：中国水利水电出版社，2011;
电阻率法的基本原理范文4
【关键词】常用；电法勘探；原理及优点
电法勘探工作是当前我国很多工业领域重点关注的内容之一，工作人员对岩石和矿石等资源进行科学的调查研究，并且根据不同岩石和矿石的电性不同对岩石矿石所在区域的地质环境实施科学的勘探，当前，电法勘探是我国勘探工作领域的重要技术之一，可以良好的使用机械设备替代人工勘探工作，在保证工作人员安全的前提下，提升地质勘探的工作效率，要通过将自然电场转变为磁性电场，并且对勘探方法的原理和优点进行分析，是当前我国很多地质勘探机构重点关注的问题。
一.岩土体电阻率勘探技术的原理及优点
（一）岩土体电阻率勘探技术的原理
岩土体电阻率的勘探技术需要在施工过程中根据实际情况扩大a电极和b电极的间距，以便岩土体电阻率勘探的深度可以得到保证，要使用VR-V0=β（R1+R2/T1+T2）作为公式，对岩土体电阻率进行勘探，对电流情况不同状态下的电阻率进行测算，并且在进行电阻率调整的过程中进行参数和相关规划图的制作。要根据规划图纸的指示对岩土层进行层次的划分，设定MN两个点位，并根据横向测试的方法进行电阻率的计算。
（二）岩土体电阻率勘探技术的优点
岩土体电阻率的勘探工作可以根据岩土体的实际情况对岩土体电阻率测试工作的具体方法进行调整，例如，可以使用直流电作为岩土地勘探的电流形式，为电法勘探设备配备足够的温纳装置，以V2-V1=R0+RT/α（gv-gc）作为公式，对技术进行检查，以便可以随时对岩土体测试过程中的问题进行控制。可以依靠研究得出的数据和测试环节得出的结果对电阻率测试技术的具体应用流程进行全面的规划，岩土体电阻率勘探还可以对不同种类的测试方法进行对比，选择执行效率较高的电法勘探技术，以便电阻率勘探技术的优势能够得到充分的发挥。
（三）岩土体电阻率勘探技术的应用
要在勘探工作开始之前，充分做好关系图的绘制工作，以便岩土层电阻率勘探工作的执行效率能够得到充分的提高。不同层次电阻率的测算情况要运用计算机技术进行，并且利用不同种类的模型实施电阻率的科学控制，以便人工方式可以对岩土层的电阻值实施准确的控制。岩土体的电阻率需要按照岩层的实际情况对不同类别的岩层实施观察，要保证配备的温纳装置具备足够的等比性能，确保MN=AB1/3，以便工作人员可以更好的控制电阻率和电位差的关系。
图一，电法勘探示意图
二.三维直流电法勘探技术的原理及优点
（一）三维直流电法勘探技术的原理
三位直流电法勘探技术需要从电路的两级入手对各类线路区分成m和n等多个等级，要对岩土层的测试深度进行控制，并根据实际深度确定电流的供给密度。如果需要进行勘测的范围内存在其它人为施工，要将测算距离L设置为2-10m之间，不同测算工程的点位设置要控制在2-5m之间，对电极实施一次性设置，避免多次更改影响勘测工作的准确性。将检测工作作为勘探工作的主要组成部分，使用多级距测量方法进行参数收集，并在不同待测区内进行多条测试线的布设。
（二）三维直流电法勘探技术的优点
三位直流电法勘探可以在直流电调整工作开始之前，进行系统的检测工作的实施，延长检测工作的时间限制以便测试工作范围可以得到充分的拓展，可以加强对勘探设备分辨率的控制，可以根据测试地区的自然地理环境选择三位直流电法勘探的具体实施方案，通过调整三维电流的供给情况对三维电流装置实施保护，可以根据不同电性的运转情况对两级的电压实施科学的调节，以便电压的转变情况能够呈现出科学的规律，方便工作人员的操作。
图二，电法勘探示意图
（三）三维直流电法勘探技术的应用
要充分利用目前掌握的三位直流电控制技术对勘探工作进行辅助，首先，要将勘探方法同施工方案进行整合，以便直流电设备的作用能够在勘探过程中得到充分的发挥，要对施工方案进行科学的升级，并且对已经获得的各项数据实施信息加密，要运用电阻层析的方式对资料进行收集，并且制作成规范的施工流程图，施工人员根据此方法对正常情况下的直流电实施三维处理，以便电流模式能够适应岩层勘探的需要，增强岩层勘探的精确程度。
三.高密度电法勘测技术的原理及优点
（一）高密度电法勘测技术的原理
高密度电法勘探技术主要注重在勘探过程中进行勘探点位的设置，在具体制定勘测任务的过程中，正确的进行勘探层次的设置，在测量工作需要在野外进行时，将电网的承载性能进行全面的升级处理，高密度电法勘测可以用公式表达为：EC/EB=UC/β=UB=βB/βC，工作人员要加强对公式的分析研究，以便能够从根本上把握技术的原理。
（二）高密度电法勘测技术的优点
高密度电法勘探可以对电剖面法进行研究，并且综合电剖面法和电测深法的优势对高密度电法实施控制，可以掌握电剖面法的基本原理，并且根据不同电阻率的情况对岩石等物质实施勘测，可以对不同岩石种类的电性情况进行差异的划分，并根据不同电性的具体情况确定电流场的控制策略。调查显示，我国贵州省使用高密度电法勘探技术以来，勘探工作的准确度提升了43%，超过22个县级以上城市实现了电法勘探的零误差。可以对客观环境中存在的电流场的分布情况对水文环境和高密度电法勘探的温度环境实施调整，可以保证运用的电极具备足够的数量，并且能够在实施控制的过程中实现正常配合，以便勘测区域的地质信息能够在电极数量的测试之下进行准确的统计，还可以采用覆盖式勘测方法实施地质环境的控制，并且结合不同剖面的信息情况对地质环境的控制流程进行统计。
结束语：
电法勘探工作是促进我国工业生产能力和经济发展水平的重要技术，分析电法勘探工作各类技术在不同领域内的运用情况，深刻的分析各类技术的优点以及运行原理，对提升我国电法勘测工作的水平，具有十分重要的意义。
参考文献：
[1] 底青云，石昆法，王妙月，等.CSAMT 法和高密度电法探测地下水资源[ J ]地球物理学进展，2014，16（3）.
电阻率法的基本原理范文5
【关键词】称重传感器 检测电路 输入阻抗
电阻应变式称重传感器为称重系统的核心部件之一，它直接决定了称重结果的准确度与稳定性。将4个电阻应变片粘贴在弹性体上组成称重传感器的惠斯登电桥，当不承受载荷时，弹性敏感元件不产生应变，应变片的电阻不变，电桥平衡.输出电压为零；反之，应变片电阻改变，电桥失去平衡，传感器输出与被测载荷重量成比例的电压信号。在实际使用中，由于受到原材料及制造工艺、安装方法、使用条件及外部环境的影响，很容易发生故障，影响电子衡器计量数据的准确及稳定的运行。因此，了解称重传感器的基本原理及故障原因，熟练掌握故障的分析判断技术，是快速准确地处理电子衡器的故障，保证其准确、稳定运行的关键。
1 基本原理
1.1 组成
电阻应变式传感器主要由电阻应变片、弹性元件、测量电路和传输电缆4部分组成。
1.2 传感器电阻应变片
电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。它的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作ρ，这种材料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R：
R=ρL/S（Ω） （1）
当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长ΔL，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少Δr。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作Δρ。
对式（1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。我们有：
ΔR=ΔρL/S+ΔLρ/SCΔSρL/S2 （2）
用式（1）去除式（2）得到：
ΔR/R=Δρ/ρ+ΔL/LCΔS/S （3）
另外，我们知道导线的横截面积S=πr2，则Δs=2πr*Δr，所以：
ΔS/S=2Δr/r （4）
从材料力学我们知道：
Δr/r=-μΔL/L （5）
其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。μ是表示材料横向效应泊松系数。把式（4）（5）代入（1-3），有：ΔR/R=Δρ/ρ+ΔL/L+2μΔL/L=（1+2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L=K*ΔL/L （6）
其中：K=1+2μ+（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （7）
式（6）说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。
需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.7-3.6之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。
2 称重传感器弹性体的原理
弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变片电信号的转换任务。
设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。
ε=（3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/（B（H3-h3）+bh3） （8）
其中：Q--截面上的剪力；E--扬氏模量：μ-泊松系数；B、b、H、h-为梁的几何尺寸。需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部”情况，而应变片实际感受的是“平均”状态。
3 检测电路原理
检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。称重传感器的弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小）。再经相应的检测电路，把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流）输出，从而完成将外力变换为电信号的过程。
4 实例分析
（1）我厂倒灌站受铁车上有一套称重系统，由4只称重传感器和一块显示仪表组成，用于测量铁水包的重量，投入使用后重量数据采集的一直很好，但是经过半年后发现，钢包加满铁水后经过一段时间稳定下来的重量值逐渐增加，钢包吊走后仪表不归零，数值逐渐降低。检查传感器的输入、输出电阻，传感器对地性、传感器桥压值、信号输出与正常时差异不大。后采用逐个排除的方法发现有一个传感器产生了温度漂移。更换新传感器后，问题得到解决。（2）我厂汽车衡在使用过程中出现仪表采集数据不稳，零点跳变，称量重物时变化大。使用万用表对各传感器进行测量，输入输出阻值正常，传感器的输出信号也相差不大，但是在测量传感器的绝缘性能时发现一只传感器对地阻值为100欧姆。经检查发现该传感器由于雨季造成传感器长时间浸泡在雨水中，造成传感器绝缘性下降，影响称量精度。
5 结语
电阻率法的基本原理范文6
关键词：高密度电法；关键技术；岩溶发育；应用实例
引言
随着城市建设的不断发展，工程建设作为关系民生的重要项目受到社会各界的密切关注。岩溶和断层都是工程建设中基础处理的重要地质问题。因此，对此类地质问题的勘探成了勘察中的重点和难点。由于岩溶发育的随机性和隐蔽性，常规的勘察方法往往很难迅速的查明地质情况。在这类地质条件中的工程项目中，地质勘探手段多采用高密度电法。高密度电阻率法利用岩溶与所处岩体在电性上存在的差别，快速的探测出区域内的地质特征、岩体结构、岩溶分布等地质构造，再经过钻探等常规的勘探方法进一步验证，对工程地质勘察结果作到既准确又经济。近年来，高密度电法勘探仪不断更新发展，这类技术的运用与发展，使电法勘探的智能化程度大大迈进了一步。
1 电阻率法的工作原理
1.1 电阻率法的工作原理
电阻率法是利用岩土体导电性差异为基础的电探方法，利用对电场分布的特点和空间差异变化的研究，制作出剖面图，查明地下地质构造和寻找地下非均匀电体的地球物理勘探方法。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。野外操作中将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪互相配合工作，将电极数据送入微机后，进一步对数据进行处理，最终给出关于地电断面分布的各种物理解释。在数据采集过程中结合电阻率曲线和电阻率深观测系统，大量的数据收集对观测数据的准确性，在电异质体的检测取得了良好的地质效果。
1.2 岩溶发育的地质特征与地球物理特征
岩溶发育多是在碳酸盐岩类地区，常见的有灰岩、白云岩、白云质灰岩等，上覆盖第四系地层岩性为黄粘土和红粘土，也有基岩直接地表的。岩溶的发育与当地的地层变化、地质构造有着密切的联系，受地质构造影响，地下水活动比较频繁的断层带区域，岩溶发育强烈，分布较为密集。
众所周知，在岩溶区岩性为灰岩、白云岩的，电阻率较高，介于2000～8000Ω・m之间，最高可达20000Ω・m。由于地质结构的不同，岩石节理裂隙发育程度和岩溶发育的增强，裂隙与溶洞内填充物含量增加，电阻率急剧下降。电阻率法就是利用这种差异测出岩溶的发育及分布情况。近年来，国内外对高密度电法勘探技术的研究，该方法的分辨率得到有效提高，可探测埋深与直径之比大于10：1的地下洞穴，在大型溶洞与矿山坑道等方面取得了很好的效果。无充填的溶洞，一般认为其电阻率要高于基岩电阻率，但勘测经验中，往往由于岩溶洞壁上存在较厚的钙层及钟乳石等低阻物质，大多数空洞为低阻反应，除非是大型或特大型溶洞。
2 工程应用
文章选择在柳州地区某小型水库坝址区高密度电法勘察的应用实例，对高密度电法在岩溶勘探中的应中进行较祥细的说明，物探高密度电法勘探测试为该项目的关键勘探技术起着重要的作用。
2.1 工程概况及地质情况
柳州市柳城县西北一带地形地质条件复杂，岩溶发育，且水库在进行前期地质勘探时已在部分钻孔中发现了溶洞，大坝渗漏情况较为严重。为了查明坝区地质状况（包括：覆盖层厚度、基岩风化程度分层、构造破碎、岩溶发育程度等），特在坝址轴线利用高密度电阻率探测方法并配合工程地质勘察进行详勘。工程区上层为红粘土夹碎石，下部基岩为灰岩及泥质灰岩，具有开展高密度电法勘探的地球物理条件。
2.2 资料成果解释
本次勘探根据工程区地形地貌条件，在大坝坝顶中部布置物探剖面一条，总长180m，测探点120个。本次高密度电法勘探采用WGMD-4设备，应用施伦贝谢尔装置进行断面扫描测量。根据场地情况和前期资料，选择在断面内采用铜电极60根，点距3.0m，探测剖面总设置18层。该方法为固定断面扫描测量，电极排列为倒梯形，对实测数据进行整理，提出坏点及畸变点，运用配套专业软件进行计算后绘制电阻率等值断面图。数据处理及绘图应用的是Suffer7.0及CAD软件，最终电阻率等值断面成果图如图1。
图1 高密度电法视电阻率等值断面图
图1为实测的坝轴线电阻率断面图，从该图中可看出，上部为坝体填筑土，岩性较均匀密实，等值线较平缓，视电阻较低，约50～150Ω・m，说明该层没有不良地质构造，如土洞或渗漏通道等。下部岩石层存在3处明显的低阻异常。1#对应地面桩号为145～170，对应AB/2均为-40～-45段，2#桩号为185～188，对应AB/2为-45左右，3#对应桩号210～250，对应AB/2为-43～-47段。根据现有资料表明，2#区域所处位置为坝下输水涵管，规格为1.0×1.0m，埋深位置为坝下16m，由此推出高密度深度解释系数为0.4。1#和3#异常段推测为异常地质区域，很可能是溶洞发育区或断层破碎带。根据电法勘探剖面提示，我们在对应位置进行钻孔勘探，得出工程地质剖面图，最终勘探剖面表明1#区为充填淤质泥的溶洞，大小约2.0×1.0m，3#区发现宽度约2.0m的断层破碎带。
通过整个勘测过程，我们发现，高密度电法有效地指挥了整个勘探工作，短时间内准确有效地找到存在异常地质构造的位置，指导整个勘察工作快速有效的进行，最终做出正确的工程地质评价。
通过本次勘察成果可知，在目前多种勘察方法中，选择电法勘探是较为快捷且经济可靠的勘察手段，在普通的钻探手段无法有效查明异常地层的情况下，可以应用此技术并结合传统钻探方法，达到明显好又快的效果。
3 结束语
通过实际应用可以看出，高密度电法具有自动化程度高、工作效率高、形象直观等优点，是一种经济高效的岩溶勘察手段，在矿产探查、工程设计等方向具有明显的指示作用，随着该方法的深入研究与发展，将在更多的探测领域发挥关键重要的作用。