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電阻率法的基本原理范文第1篇

【關(guān)鍵詞】高密度電阻率法；風(fēng)化巖地基；勘察

中圖分類號： D918.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、前言

在風(fēng)化巖地質(zhì)的勘察過程中，高密度電阻率法具有較好的勘察效果，因此，在風(fēng)化巖地質(zhì)勘察中使用高密度電阻率法非常有必要，是保證勘察結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確可靠的有效途徑。

二、高密度電阻率法的基本原理及發(fā)展概況

1、基本原理

高密度電法的基本原理與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同，不同的是在觀測中設(shè)置了較高密度的測點，現(xiàn)場測量時只需將全部電極布置在一定間隔的測點上進(jìn)行觀測。由于使用電極數(shù)量多，而且電極之間可以自由組合，這樣可以提供更多的地電信息，使電法勘探能像地震勘探一樣使用覆蓋式的測量方式。

與常規(guī)電法相比，高密度電法的優(yōu)點表現(xiàn)在很多方面，其能夠減少因電極設(shè)置引起的干擾和測量誤差；還能夠有效地進(jìn)行多種電極排列方式的測量，從而可以獲得豐富的地質(zhì)信息；自動化的數(shù)據(jù)采集，不僅提高了速度，還避免了由于人工操作所引起的誤差和失誤；可以實現(xiàn)資料的現(xiàn)場實時處理和脫機(jī)處理，大大提高了電阻率法的智能化程度。利用高密度電法開展地質(zhì)礦產(chǎn)勘探工作，具有非常好的效果。

2、發(fā)展概況

高密度電法是直流高密度電阻率法，由于從中發(fā)展出直流激發(fā)極化法，因此稱之為高密度電法。高密度電阻率法實際上是一種陣列勘探方法，野外測量將全部電極放置測量點上，利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速自動采集。當(dāng)測量結(jié)果送入微機(jī)后，還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并給出關(guān)于地電斷面分布的各種物理解釋的結(jié)果。

高密度電阻率勘探技術(shù)的運用于發(fā)展，提高了電法勘探的智能化程度。早在20世紀(jì)70年代就有相關(guān)的學(xué)者利用陣列電探的思想設(shè)計最初模式的高密度電法。80年代，日本借助電極轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了野外高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集，由于其整體的設(shè)計不夠完善，這套設(shè)備沒有完全發(fā)揮其明顯的優(yōu)勢。

80年代后期，我國地質(zhì)礦產(chǎn)部系統(tǒng)率先開展高密度電阻率法及其應(yīng)用技術(shù)研究，從理論結(jié)合實際的方向，逐步完善了基礎(chǔ)理論及相關(guān)的方法和技術(shù)問題。近年來，高密度方法在眾多工程地質(zhì)勘探領(lǐng)域取得了明顯的地質(zhì)效果和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。

三、工程概況

阿爾及利亞某煉油廠是中國在海外投資建設(shè)的一個重大煉油項目,根據(jù)區(qū)域資料和初步勘查報告,該場地在鉆孔揭示的深度范圍內(nèi)主要為不同風(fēng)化程度的風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r、砂巖和泥質(zhì)砂巖或泥巖。風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r厚度相對較薄,一般為2~5m左右,局部較厚,水平方向上厚度變化較大,且與下伏砂巖接觸帶有溶蝕現(xiàn)象。下伏砂巖雖然在深度方向上厚度很大且沿水平方向上分布穩(wěn)定,但由于其膠結(jié)物的差異具有明顯隔層風(fēng)化的特點,從而使得場區(qū)地層復(fù)雜化。因此評價場區(qū)基巖在水平方向上和豎直方向上的風(fēng)化均勻程度及空間分布狀況是詳勘階段需要解決的主要問題,根據(jù)5巖土工程勘察規(guī)范6(50021)2001)對這類地層的勘探點布置要求,需要布置大量勘探孔,這將勢必增加勘察成本。基于此,筆者采用高密度電阻率法與其它傳統(tǒng)手段相結(jié)合進(jìn)行勘察方案的優(yōu)化,試圖降低勘察成本并提高勘察的精度。

四、剖面解釋、結(jié)果驗證及方案優(yōu)化

場區(qū)實測的兩類典型視電阻率剖面見圖1、圖2。實測剖面組合后的三維立體圖見圖3。現(xiàn)解釋如下。

圖1DF4高密度電法剖面(SON)

圖2DF8高密度電法剖面(WOE)

圖3三維立體圖

從圖1的DF4號剖面看,根據(jù)視電阻率的明顯差異,可將剖面分為三個區(qū)。I區(qū):水平方向距離約0~230m、深度3~20m的范圍,視電阻率值主要在900~13008#m之間；II區(qū):水平方向距離約230~340m、深度4~25m的范圍,視電阻率值主要在450~8008#m之間；III區(qū):水平方向距離約340~550m、深度3~25m的范圍,視電阻率值主要在200~4008#m之間。這說明了三個區(qū)域的地層導(dǎo)電性差別很大,其原因可能是地層的礦物成分、地下水位、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、風(fēng)化程度、巖性等存在明顯差異造成的,經(jīng)該剖面上的47號、65號和102號鉆孔揭示的結(jié)果驗證(見圖4),電阻率高的I區(qū)主要是完整性較好的白云質(zhì)灰?guī)r且厚度較大；II區(qū)的白云質(zhì)灰?guī)r厚度相對較薄,電阻率主要受下部中-強(qiáng)風(fēng)化的砂巖控制因而較I區(qū)低；III區(qū)盡管也存在一定厚度的白云質(zhì)灰?guī)r,但其電阻率主要受下部中風(fēng)化的泥巖和強(qiáng)風(fēng)化的泥質(zhì)砂巖控制,電阻率值更低。而DF8號剖面所反映的視電阻率具有III區(qū)的特征,將其劃為III區(qū)的范圍。這說明了電阻率值的差異主要是由于基巖巖性不同且存在不同發(fā)育程度的結(jié)構(gòu)面,即電阻率值的變化反映了巖體的結(jié)構(gòu)特征和風(fēng)化變化規(guī)律。

基于鉆探與電阻率法的結(jié)果間存在良好的相互印證關(guān)系,筆者認(rèn)為,可根據(jù)視電阻率所反映的差異在三個區(qū)域采用不同的勘探點間距對詳勘方案進(jìn)行優(yōu)化。由于I區(qū)基巖完整性較好,而III區(qū)基巖的風(fēng)化程度基本相同,因此可以采用較大的勘探點間距；而風(fēng)化程度變化較大的II區(qū)和三個區(qū)的交界部位是需要重點查明的部位,勘探點距離應(yīng)適當(dāng)加密。圖3的三維立體圖從空間的角度反映了各個區(qū)域的均勻性和場地地層狀況。據(jù)這種分區(qū)的布孔原則,大大節(jié)約了鉆孔量,使勘察方案得到了優(yōu)化。

圖4鉆孔地層柱狀圖

五、高密度電阻率法的施工

首先要考慮它的制約因素：

1、地形的影響。這是工程勘察最常見的影響因素，盡管目前也出現(xiàn)了地形改正軟件，但功能并不完善，總體效果不理想。

2、探測體埋深過大。根據(jù)電法理論，探測體的規(guī)模與埋深需達(dá)到一定比例后方能被探測。如果規(guī)模偏小，埋深偏大，則不能被儀器有效接收。有理論推導(dǎo)有效探測深度的徑深比大約為1：6的范圍內(nèi)。

3、多解性。探測體的電阻率和埋深之間存在S等值和T等值關(guān)系，如果其中一個參數(shù)不確定，那就可能對應(yīng)多個結(jié)果而曲線形態(tài)和曲線擬合結(jié)果完全一樣，這會在工程應(yīng)用中造成很大誤差。

4、旁側(cè)影響。兩個相鄰的測點，其中一個點靠近山體或水邊，其曲線形態(tài)會發(fā)生較大變化，相應(yīng)的解釋也會發(fā)生大的變動，而事實上地質(zhì)結(jié)構(gòu)卻沒有多大變化。雖然高密度電法有多種裝置，如對稱四極裝置、施倫貝爾1裝置、施倫貝爾2、偶極裝置、微分裝置等，但是對于具體的施工條件選擇的裝置要綜合考慮。四極裝置是公認(rèn)的最穩(wěn)妥的裝置，所以在工作中應(yīng)予優(yōu)先選用；偶極裝置靈敏度最高，但引起假象的可能性也同時增大，并且該裝置信號衰減最快，信噪比會隨探測深度的加大迅速降低，其勘探深度偏小；對于剖面測量任務(wù)，宜采用多種裝置。如果場地開闊，一般都使用四極裝置。因為該法能獲得最大的測量電位。這對于節(jié)省外接電源，減少供電電壓，特別是壓制干擾，增強(qiáng)有效信號，有著重要意義。但是如果場地不允許，最好使用三極裝置(AMN、MNB)。三極裝置比四極將節(jié)省一半場地。

六、結(jié)束語

綜上所述，高密度電阻率法應(yīng)用于風(fēng)化巖地基勘察中的時候，必須要結(jié)合地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，進(jìn)而提高勘察的效果，為獲得有效可靠的勘察結(jié)果提供基本的技術(shù)保障。

【參考文獻(xiàn)】

電阻率法的基本原理范文第2篇

【關(guān)鍵詞】高密度電法；滑坡；勘察；應(yīng)用

中圖分類號：U469文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，在進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害的勘查過程中，人們開始不斷的采用先進(jìn)技術(shù)，本文就針對高密度電法的應(yīng)用進(jìn)行分析。

二、高密度電法勘探的基本原理及工作方法

1.基本原理

高密度電阻率法俗稱高密度電法，是近幾年新興的物探方法。電阻率法是以地殼中巖石的電阻率差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，觀測和研究人工電場的變化和分布規(guī)律，進(jìn)而進(jìn)行解決地質(zhì)問題的一種勘探方法。

高密度電法屬于電阻率法范疇，是一種陣列勘探方法。傳統(tǒng)的電阻率法有電測深法和電剖面法。電測深法反映測點下方不同電性的巖層隨深度的分布情況。電剖面法反映地下一定深度內(nèi)沿水平方向地電斷面的特征。高密度電法同時具備上述2種方法的特點，并彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電阻率法測點相對稀少和解釋依據(jù)單一的不足。

高密度電法勘探的前提條件是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異，和常規(guī)電法一樣，它通過A、B電極向地下供電(電流為I)，然后測量M、N極電位差U，從而求得該記錄點的視電阻率值Ps=K×U／I。根據(jù)實測的視電阻率剖面進(jìn)行計算、處理、分析，便可獲得地層中的電阻率分布情況，從而解決相應(yīng)的工程地質(zhì)問題。

2.工作方法

在本次滑坡體勘探中，將采用如下采集參數(shù)：裝置類型：溫納裝置(AMNB)，如圖1所示；電極距：2m；電極排列：50一100個；記錄層數(shù)：20層。

圖1溫納裝置

三、滑坡區(qū)的相關(guān)分析

1.地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造

該滑坡區(qū)為一階梯狀的斜坡地貌，地勢東高西低，坡體的上部較陡，下部相對較緩，坡度為20°～30°，東南高山的坡度則為40°，且有陡崖。區(qū)內(nèi)的地面高程為333～500m，相對高差為167m。該滑坡區(qū)是一單斜構(gòu)造，東北西南走向，傾向西北方向，傾角為73°～85°，部分傾角近90°，滑坡體的南北兩側(cè)是深切溝谷，后緣和陡崖相連。

2.地層巖性

在滑坡區(qū)的出露巖石及土層主要有泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、第四系松散堆積層、泥巖等，都是軟質(zhì)巖石，節(jié)理裂隙發(fā)育、風(fēng)化嚴(yán)重，在滑坡帶的主要物質(zhì)多是松散體，如塊石、粘土、粉質(zhì)粘土夾碎石等。

3.氣候條件

該滑坡區(qū)的氣候為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候， 雨水充足，氣溫為-2.5°～44°，年平均氣溫為22.5°，最大日降雨量192.9mm，年平均降雨量1082.6mm，雨季為5～9 月，是全年降雨量的67%。

4.水文地質(zhì)條件

該滑坡區(qū)的地下水主要是基巖裂隙水及松散層孔隙水。松散層孔隙水主要存在于滑坡體的堆積層中，含水層是崩積及殘積的粉質(zhì)粘土夾碎塊石層，在基巖和覆蓋層的接觸帶周邊的透水性較好，其地下水主要沿著基巖頂面的強(qiáng)風(fēng)化層流動，以大氣降雨為主要補(bǔ)給，季節(jié)性較強(qiáng)。

四、應(yīng)用實例

1.測區(qū)地質(zhì)概況和地球物理勘探前提

測區(qū)位于青海省西寧市郊區(qū)褚家營溝某擬建鐵路隧道的進(jìn)口部分，地形比較陡峭．測區(qū)山上布有光纜，山腳下為防空洞和居民區(qū)，緊挨蘭西高速公路。

據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，隧道進(jìn)口存在巨型滑坡．覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土、坡積碎石類土，基巖主要為第三系泥巖及砂巖。據(jù)前人資料和一般巖土視電阻率經(jīng)驗值統(tǒng)計分析，各地質(zhì)體視電阻率值統(tǒng)計見表1。

表1工區(qū)視電阻率值統(tǒng)計表

由此可見，各地質(zhì)體之問具有一定的電性差異，滿足高密度電法的地球物理勘探前提條件。

2.野外施工方案

為了查明滑坡體的成份、厚度及滑動面等，一般選擇綜合物探。但據(jù)上述前提條件，地震折射、電測深工作不便開展，因此只好單獨采用高密度電法．根據(jù)地形、地質(zhì)條件和目標(biāo)層埋深選用不同的電極距和排列長度，采用5 m電極距。由于地形起伏較劇烈，地層以層狀結(jié)果為主，故設(shè)計溫納裝置采集。野外工作共布置了二條剖面，剖面均超過了滑坡存在范圍，剖面兩端均有延長。其中I-I’剖面沿隧道中線布置，剖面長為550 m；Ⅱ一Ⅱ’剖面沿滑坡軸線布置，剖面長350 m。其工作步驟為：首先利用GPS點和地形圖，找到剖面位置起點樁，儀器主機(jī)放在起點處，然后順線路樁布置排列，超過線路部分，利用GPS方位角沿線路方向順延，排列布置完畢后，儀器檢查電纜開關(guān)是否連通，然后檢查電極接地是否合格，如果不合格，重新釘電極，等電纜開關(guān)、電極都正常后，儀器開始采集。采集過程中，儀器操作人員可以實時監(jiān)測所測電流、電壓大小，隨時可以處理采集過程中的異常現(xiàn)象。采集結(jié)束后，存盤，將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)人U盤，野外工作結(jié)束。

由于地表干燥，為了改善接地條件，采用了給每個電極澆水的措施。由于地形較陡，容易造成距離損失，為了得到比較準(zhǔn)確的解釋結(jié)果，工作人員采用了現(xiàn)場素描地形的辦法，將地形變化點與電極位置一一對應(yīng)，這樣可對反演時的地形校正提供準(zhǔn)確的地面信息，從而減少了因地形起伏而引起的解釋誤差。其野外布置見圖2所示。

圖2高密度電法剖面平面布置示意圖

3.數(shù)據(jù)處理及反演

在高密度電法數(shù)據(jù)采集中，往往包含有一些錯誤和誤差。因此，在反演之前，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行人工和計算機(jī)程序相結(jié)合的方法進(jìn)行預(yù)處理工作。人工預(yù)處理主要憑個人的知識與經(jīng)驗，基本處理方法是：對原始視電阻率所對應(yīng)的觀測電流、電壓值進(jìn)行排序，剔除掉電流、電壓值過大或過小的數(shù)據(jù)(一般電流小于10 mA、電壓小于0.3 mV為剔除對象)，再根據(jù)視電阻率曲線的大體趨勢，利用手工進(jìn)行視電阻率數(shù)據(jù)曲線的修正與圓滑。然后使用計算機(jī)程序處理，這樣可以減少人工處理的勞動強(qiáng)度，提高處理效率，基本處理方法是利用“數(shù)據(jù)比值插值法”來壓制外界干擾帶來的誤差，利用軟件的數(shù)據(jù)編輯“窗口平滑”來壓制布極和觀測不準(zhǔn)確帶來的偶然誤差。

高密度電法反演使用軟件為瑞典ABEM公司的RES2DINV二維電法處理軟件。其反演程序基于圓滑約束最小二乘法(deGroot--Hedlin andConstable 1 990，Sasaki 1992)的計算機(jī)反演計算程序，使用了基于準(zhǔn)牛頓最優(yōu)化非線性最小二乘新算法(Loke and Barker，1996)，使得大數(shù)據(jù)量下的計算速度較常規(guī)最小二乘法快10倍以上，且占用內(nèi)存較少。

這種算法可以依據(jù)采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量來調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)和平滑濾波器，以適應(yīng)各種不同類型的地質(zhì)情況。將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)加上地形文件，結(jié)合測區(qū)實際地質(zhì)概況和地球物理特征，選擇合適的反演參數(shù)進(jìn)行二維反演，選擇合適結(jié)果形成物性地質(zhì)斷面圖。其數(shù)據(jù)處理流程見圖3。

圖3 高密度電法數(shù)據(jù)處理流程示意圖

由于地形起伏較劇烈，觀測數(shù)據(jù)受地形影響較大，反演時需對數(shù)據(jù)進(jìn)行地形校正。目前的高密度電法反演軟件基本都有地形校正功能，軟件在帶地形反演時，它首先把地形線進(jìn)行線性擬合、圓滑處理和線性切割，把地下空間模型的矩形塊和地形線揉合到一起進(jìn)行反演。

針對該工區(qū)地質(zhì)情況，RES2DINV主要反演參數(shù)設(shè)置如下：阻尼因子設(shè)置為0.02～0.2，阻尼因子隨深度增加遞增系數(shù)設(shè)置為1.1倍，視電阻率值限制范圍設(shè)置為0.1～10倍平均值，水平垂直濾波比設(shè)置為0.5，有限元網(wǎng)格形狀選擇為梯形，4個節(jié)點，地形線切割類型設(shè)置為線性最小二乘法，地形模型設(shè)置為帶扭曲有限元網(wǎng)格的S-C變換。反演程序使用的二維模型把地下空間劃分為許多矩形塊，然后確定這些矩形塊的視電阻率，使正演計算出的視電阻率擬斷面與實測擬斷面相吻合。最優(yōu)化方法主要靠調(diào)節(jié)模型矩形塊的視電阻率值來減少正演值與實測值的差異，這種差異用均方誤差(RMS)來衡量。迭代次數(shù)越多，均方誤差越小。但是，反演結(jié)果的RMS誤差并不是越小越好，要結(jié)合實際地質(zhì)模型選擇合適迭代結(jié)果，一般選擇2~3次迭代結(jié)果較好。

4.成果資料解釋

選擇最接近實際地層模型的第2次迭代結(jié)果，形成視電阻率斷面圖(圖4)。

圖4 剖面視電阻率斷面圖

依據(jù)視電阻率斷面圖的等值線形態(tài)和梯度變化，再結(jié)合工區(qū)地質(zhì)資料分析，推測表層高阻體為覆蓋層，表層低阻體并往下延伸為泥巖層，底部較厚中阻體為砂巖層。根據(jù)滑坡的特征，推測剖面范圍內(nèi)斜坡的泥巖和砂巖界面為滑動面，滑體為泥巖。根據(jù)以上分析繪制出工區(qū)物性地質(zhì)斷面圖(圖5)。

圖5工區(qū)物性地質(zhì)斷面圖

據(jù)工區(qū)物性地質(zhì)斷面圖分析，滑體下為砂巖和泥巖，I-I’剖面滑體最大厚度約為25 m，從滑動面形態(tài)看，可能為二期次滑坡；Ⅱ一Ⅱ’剖面滑體已延伸到山頂，其最大厚度約為30 m。為驗證高密結(jié)果，在里程HDzKl72+900處設(shè)計了一個鉆孔，結(jié)果為：0~16 m為泥巖，16～30 m為砂巖，與高密所即解釋的深度相比較，其相對誤差為6.3％。

五、結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行滑坡勘察的過程中，高密度電法的應(yīng)用極大的提高了勘察的效率和便捷性，同時提高了勘察的準(zhǔn)確度。

參考文獻(xiàn)

[1]張勇，藍(lán)紅珠 高密度電法在滑坡勘察中的應(yīng)用 [J] 《科技廣場》 -2010年9期-

[2]江玉樂，張楠，周清強(qiáng)，張朝霞 高密度電法在巖溶路基勘察中的應(yīng)用 [J] 《物探化探計算技術(shù)》 ISTIC -2010年6期-

電阻率法的基本原理范文第3篇

1高密度電阻率成像法的基本原理

高密度電阻率成像法是電剖面法和電測深法的組合，以地層的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，研究人工電場作用下地層中傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律。在野外數(shù)據(jù)采集時多采用三電位電極系來獲得豐富的地電信息，三電位電極系是一種由溫納裝置、偶極裝置及微分裝置按一定方式組合后構(gòu)成的統(tǒng)一探測系統(tǒng)，探測過程中可以通過轉(zhuǎn)換電極開關(guān)在一個測點上得到多種電極排列的裝置參數(shù)，各種裝置探測視電阻率的計算公式分別為。現(xiàn)場探測工作進(jìn)行時，首先選取a為基本點距進(jìn)行剖面測量，然后在改變A、M、N、B之間的相互位置情況下，再進(jìn)行剖面測量。一般情況下，令A(yù)M=MN=NB=na（n=1，2，3……），不論n等于多少，每次剖面測量時向前移動的距離均為a［5］。每組視電阻率ρa(bǔ)值表示該組裝置的中點正下方AB/2處，如圖2所示。

2綜合電阻率法的地球物理響應(yīng)特征

由于煤礦采空區(qū)會使深部地層及淺部地層的連續(xù)性遭到破壞，使得采空區(qū)上覆地層的電性特征發(fā)生變化，根據(jù)裂縫發(fā)育程度和含水性特征可以判斷地層的電性特征。一般情況下，若采空區(qū)上覆地層裂隙較為發(fā)育且不含水時，地層電阻率將會大幅度升高，而當(dāng)裂隙、裂縫中大量充水時，地層的電阻率將有所降低，其降低的程度與富水程度有關(guān)；若采空區(qū)上覆地層裂縫不發(fā)育，則地層的電性特征跟巖性及地層的含水性有關(guān)。據(jù)此，通過探測地下巖層的電阻率及其變化，可以判定巖層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和含水狀況。

3工程應(yīng)用實例

某礦1505工作面采用綜放回采，近2a的回采造成采空區(qū)上地面塌陷以及附近某村大部分村民所居住的房屋出現(xiàn)不同程度的裂縫，為調(diào)查該礦采空區(qū)塌陷造成的地表影響范圍，采用綜合電阻率法對采空區(qū)邊界及地表隱伏裂縫范圍進(jìn)行探測。

3.1探測方案本次探測采用EH4和高密度電法2種方法進(jìn)行綜合探測，設(shè)計測線垂直于煤層采空區(qū)走向邊界。這里選擇其中一條綜合測線進(jìn)行分析，EH4可控制目的層深度為10~500m，探測點數(shù)為32個，測線總長度約310m；高密度電法測線總長度310m。

3.2地質(zhì)解釋和成果圖3為EH4某測線視電阻率斷面圖。由圖3可知，隨探測深度的增加，視電阻率值表現(xiàn)為由低到高的整體電性特征。圖3上部探測深度小于100m段視電阻率值變化范圍較大，但相對較低，其中，在樁號段0~190m、深度為0~80m范圍內(nèi)其視電阻率值在0~100Ω•m之間，推斷該區(qū)域為受到干擾引起視電阻率值波動；在樁號段190~310m、深度為10~100m范圍內(nèi)其視電阻率值約100~600Ω•m范圍，推斷該區(qū)域為隱伏裂縫引起的視電阻率值增大，而隱伏裂縫則可能為由地下采空區(qū)的塌陷在淺部地層中形成的。圖3中部（深度在100~350m之間）的視電阻率值變化范圍較大，在樁號段為0~220m內(nèi)其視電阻率值在100~300Ω•m范圍，判斷為正常地層反應(yīng)；在樁號段為220~310m、深度為190~350m內(nèi)其視電阻率值在200~700Ω•m范圍，推斷該區(qū)域為地下采空區(qū)或冒落帶引起的視電阻率值增大。因此，可以將采空區(qū)的邊界在地面投影位置確定為樁號段為200m處。圖3下段（探測深度在350~500m之間）的視電阻率值整體較高，反映了深部地層正常的電性特征。圖4為高密度電法測線視電阻率剖面圖。由圖4可知，該剖面地層視電阻率層狀特征比較明顯，淺部視電阻率值較低，反映出第四系地層的電性特征，局部出現(xiàn)高阻，可判斷為地表裂縫發(fā)育引起。標(biāo)高為1315~1320m，樁號195~310m段所對應(yīng)的區(qū)域視電阻率值相對較高，局部出現(xiàn)高阻異常現(xiàn)象，可判斷為近地表裂縫發(fā)育區(qū)，主要受地下采空區(qū)影響。深部視電阻率值總體上表現(xiàn)為高電阻率值，反映出深部基巖的電性特征。但220~245m段視電阻率值偏低，可判斷為受采動影響的地表裂縫因雨水下滲形成低電阻率異常區(qū)。兩種方法的探測結(jié)果顯示：淺部裂縫發(fā)育的范圍吻合較好，中深部和深部區(qū)域采空區(qū)或冒落帶的影響范圍吻合較好。

3.3地質(zhì)驗證根據(jù)綜合電阻率法地質(zhì)解釋結(jié)果圈定的采空區(qū)邊界及隱伏裂縫邊界與礦方提供的1505工作面采空區(qū)邊界基本吻合，其中EH4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)確定的采空區(qū)邊界比礦方提供的邊界略大，但差別小于10m，滿足有關(guān)規(guī)程要求。高密度電阻率法確定的由采空區(qū)引起的淺部地層隱伏裂縫波及范圍較為準(zhǔn)確。

4結(jié)語

電阻率法的基本原理范文第4篇

而伏安法測電阻中的電流表的連接方式是該實驗的重要組成部分之一，伏安法測電阻的電路中電流表的連接方式有兩種，如圖1和圖2所示。圖1的接法稱為電流表的外接法，圖2的接法為電流表的內(nèi)接法。由于電流表和電壓表內(nèi)阻對電路的影響，這兩種接法對電阻的測量都存在著系統(tǒng)誤差。本文將對這兩種電路產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因以及在實際測量中如何選擇電路進(jìn)行比較詳細(xì)的分析，以期對老師們的課堂教學(xué)有所幫助。

一、伏安法測電阻的原理

用電壓表測出待測電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過待測電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出待測電阻的阻值Rx，即Rx=U/I，這就是待測電阻的測量值。

二、伏安法測電阻的系統(tǒng)誤差分析

1.電流表外接法

在這種電路中，電壓表的示數(shù)是加在待測電阻Rx兩端的真實電壓，但由于電壓表內(nèi)阻分流的影響，電流表的示數(shù)比通過電阻的真實電流大，按這種電路測出的電阻值實質(zhì)上是電壓表內(nèi)阻和待測電阻Rx并聯(lián)后的總阻值，所以Rx測量值比真實值小。設(shè)電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，通過電阻的電流為IR，通過電壓表的電流為IV，則I=IR+IV，所以R真=>R測=測量值比真實值偏小。這里的系統(tǒng)誤差來源于電壓表的分流作用，分流越小，誤差越小，相對誤差δ=

=。所以該電路適合測量小電阻，即當(dāng)滿足條件Rx

2.電流表內(nèi)接法

在這種電路中，電流表的示數(shù)是通過待測電阻Rx的真實電流，但由于電流表內(nèi)阻分壓的影響，電壓表的示數(shù)比加在待測電阻Rx兩端的電壓大，所以按這種電路測出的待測電阻的阻值比真實值偏大。設(shè)電流表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為U，加在待測電阻Rx兩端的電壓為UR，加在電流表兩端的電壓為UA，則U=UR+UA，所以R真=>R測=測量值比真實值偏大。這里的系統(tǒng)誤差來源于電流表的分壓，分壓越小，誤差越小，相對誤差δ=

=。所以該電路適合測量大電阻，即當(dāng)滿足條件Rx>>RA時，采用電流表內(nèi)接法測量系統(tǒng)誤差小。為了幫助學(xué)生理解和記憶電流表兩種連接方式的系統(tǒng)誤差特點，我在課堂教學(xué)中和同教研組的老師們共同總結(jié)了如下規(guī)律：“大內(nèi)偏大；小外偏小。”即：電阻值大的電阻采用電流表內(nèi)接法測量，測量值比真實值偏大；電阻值小的電阻采用電流表外接法測量，測量值比真實值偏小。

三、伏安法測電阻電流表連接方式的選擇方法

1.比較法。若已知待測電阻的大約值Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV可以分別計算出電流表外接法的相對誤差和電流表內(nèi)接法的相對誤差兩個比值，然后進(jìn)行比較。

（1）若

（2）若>，則選用電流表內(nèi)接法，系統(tǒng)誤差小；

（3）若=，則電流表兩種接法都可以。

2.算術(shù)根法。若已知待測電阻的大約值Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV可以分別計算出Rx和兩個比值，然后進(jìn)行比較。

（1）若Rx

（2）若Rx>，則選用電流表內(nèi)接法，系統(tǒng)誤差小；

電阻率法的基本原理范文第5篇

關(guān)鍵詞：降低，變電站，接地電阻，研究應(yīng)用

中圖分類號：TM63文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、引言

變電站的接地系統(tǒng)是一項能夠維護(hù)電力系統(tǒng)安全可靠運行,和保障電力設(shè)備和操作人員安全的重要措施。當(dāng)接地電阻非常大的時候,如果電力系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障的話,地網(wǎng)電位就會變的十分的高。不僅會威脅操作人員的安全,還可能由于電纜皮環(huán)流或反擊而造成設(shè)備二次絕緣產(chǎn)生破壞,控制室如果串入高壓,不僅會使控制或監(jiān)測設(shè)備發(fā)生誤動作或拒動,還可能會使監(jiān)測設(shè)備遭到破壞而使事故擴(kuò)大,從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。所以,降低變電站的接地電阻,對變電站電網(wǎng)起著至關(guān)重要的作用。

二、變電站接地電阻的主要構(gòu)成

1、接地極與接地線電阻

接地極同接地線電阻是接地電阻的重要組成部分，由于其自身屬于金屬類的導(dǎo)體，該部分電阻通常只占整個接地電阻的一小部分，約為1%-2%，該部分阻值主要會受其幾何尺寸及材質(zhì)的影響。

2、土壤接觸與接地體表面的電阻土壤接觸同接地體表面的電阻，其阻值同土壤的顆粒大小、土壤性質(zhì)及土壤中的含水量有著十分密切的關(guān)系，同時其還與地面的接觸面積有關(guān)。該部分的阻值在整個接地電阻中所占比重較大，約占20%-60%。

3、散流電阻

散流電阻主要是指：由接地體逐漸向外部延伸至20米的圓周范圍內(nèi)，在擴(kuò)散電流通過的土壤所產(chǎn)生的電阻，其阻值大小同土壤中的電阻率以及接地極的幾何大小、形狀有著十分密切的聯(lián)系。

接地電阻雖由三部分構(gòu)成,但第一部分所占的比例很小,起決定作用的是接觸電阻和散流電阻。故降低接地電阻應(yīng)從這兩部分著手,從接地體的材料選擇,接地網(wǎng)的構(gòu)成(與土壤的接觸面積、地網(wǎng)大小和埋深等)常用的和特殊環(huán)境下降低接地電阻方法等方面來討論降低接觸電阻和散流電阻的方法。

三、幾種常用的降低變電站接地電阻的方法和措施

1、從選材上降低接地電阻

通常接地體的金屬材料包括不銹鋼、銅包鋼、扁鋼、鍍鋅圓鋼和純銅材等幾種類型。目前，鍍鋅圓鋼是我國變電站采用最廣而且最為經(jīng)濟(jì)的一種接地體材料。配有高強(qiáng)度特種鋼制成的驅(qū)動頭和鉆頭,施工時可以輕易地將棒打入地下,深度可達(dá)30m以上,以獲得恒定的低電阻。除了金屬接地體材料外,適合于變電站接地的接地產(chǎn)品還有電解離子接地極。IEA為電解離子接地系統(tǒng)(Ionic Earthing Array)簡稱。IEA接地系統(tǒng)的工作原理是由于大氣壓力的改變和自然空氣的流動,促使空氣流入IEA頂端的通氣孔,使之與接地極內(nèi)的金屬鹽化合,經(jīng)過吸濕處理形成電解液。這些電解液聚積在接地極底部并溢出,向四周擴(kuò)散而形成“接地根”,使土壤電阻降低,從而達(dá)到接地電阻持續(xù)降低的效果。適用于各類有較高接地要求、接地工程難度較大的變電站。在設(shè)計變電站的接地網(wǎng)的過程中,一般接地電阻的目標(biāo)值通常為O.5歐,可以把接地網(wǎng)和IEA接地環(huán)網(wǎng)相結(jié)合，以達(dá)到更好的降低接地電阻的目標(biāo)。

2、引外接地

在一些高土壤電阻率的地方,當(dāng)變電站主接地網(wǎng)的接地電阻不能滿足要求的時候，而且旁邊有低土壤電阻率地區(qū)或水源可設(shè)置人工接地裝置的時候，這樣選擇引外接地的措施來降低變電站的接地電阻。

3、人工降阻

人工降阻通常采用降阻劑,由于變電站接地網(wǎng)散流范圍需要覆蓋整個站區(qū)地層土壤,散流深度達(dá)到1/2站區(qū)長度,因此,僅在站區(qū)上層土壤使用降阻劑效果不大,其費用較高,而且具有腐蝕和維護(hù)困難等缺點.

4、深井接地

深井接地措施的實施不會涉及政策處理等方面的問題。當(dāng)水和地下深處的土壤電阻率比較低的時候，可以選擇用深埋接地極的方式來降低接地電阻。由于變電站往往建立在城市區(qū)域環(huán)境狹窄的條件下，深井接地方式的采取能夠克服場地窄小的缺點，另外氣候、季節(jié)等條件也不會對其造成影響。根據(jù)實際經(jīng)驗，附加于水平接地網(wǎng)的垂直接地體，接地電阻僅能減少2.8％～8％，只有當(dāng)這些附加的垂直接地體的長度增大到可以和均壓網(wǎng)的長、寬尺寸相比擬，均壓網(wǎng)趨近于一個半球時，接地電阻才會有較大的減小，可減小30％左右。在采取措施前，要進(jìn)行地質(zhì)勘察的同時，還要和其它的方法想比較，從而避免打井無效而造成的浪費。

5、更換土壤或采用導(dǎo)電性混凝土

對土壤電阻率較高的變電站，可采用電阻率較低的土(如粘土、黑土及砂質(zhì)粘土等)替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5m以內(nèi)。這樣處理后接地電阻可減小為原來的3／5左右。在水泥中摻入碳質(zhì)纖維來作為接地極使用。

6、電解接地

電解接地系統(tǒng)是近些年來我國出現(xiàn)的一種接地降阻的方式,這種降低接地電阻的方式在國內(nèi)外已經(jīng)得到實際應(yīng)用并且積累了一定的經(jīng)驗。電解接地的原理：在地中那些垂直鋪設(shè)或者水平鋪設(shè)的金屬管道中,加入一些特殊的電解化學(xué)物質(zhì),是其和空氣或者土壤中的潮氣接觸,從而使管道中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電解溶液。通過管道上的過濾孔使電解溶液向土壤周圍滲透,進(jìn)而使土壤的電導(dǎo)率得到提高,同時降低電極和土壤的接觸電阻。為了使電解地極具有良好吸水性、膨脹性、滲透性和防腐性，通常在金屬管道外部采用降阻材料回填技術(shù),這樣可以深入巖土層，而形成一種樹根網(wǎng)狀,泄流面積也會被增大,散流電阻也能夠被降低,電解地極同時還會得到保護(hù)而免遭腐蝕,從而降低變電站的接地電阻。

四、一些特殊的降低變電站接地電阻的措施

1、爆破接地技術(shù)

爆破技術(shù)的基本原理就是指：在地中垂直鉆的地方利用鉆孔機(jī)鉆一個直徑為100mm，幾十米深的孔，將接地電極安置在孔中。接著為了爆破方便，沿著鉆孔隔一定的距離安放一定量的炸藥，把附近的巖石爆裂、爆松。然后將調(diào)成漿狀的物理降阻劑用壓力機(jī)壓入深孔和那些由于爆破產(chǎn)生的裂縫隙中，為了使降阻劑能夠和地下巨大范圍內(nèi)的土壤內(nèi)部接觸和溝通，使巖石、土壤和接地電極的接觸面積變大，進(jìn)而實現(xiàn)大幅度降低接地電阻的目標(biāo)。在一些土質(zhì)十分堅硬的地質(zhì)結(jié)構(gòu)其深層為在花崗巖、砂巖等的地方，由于上層土壤的電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于深層土壤電阻率，比較適用爆破技術(shù)。

2、斜井降阻技術(shù)

打斜井降低接地電阻的基本原理：通過采用非開挖技術(shù)，沿著變電站進(jìn)站的道路和線路的終端塔外，把接地電極從站內(nèi)的主接地網(wǎng)的邊緣，牽引到電阻率較低的站外地區(qū)，從而達(dá)到較為理想的擴(kuò)網(wǎng)效果。打斜井技術(shù)是一種往土壤釋放電介質(zhì)來降低土壤電阻率的方法。施放電解質(zhì)的載體通常選用DK．AG作為電解地極。這種電解地極是一種無毒的埋在地下的銅管內(nèi)填裝的化合物晶體。土壤里的水分通過銅管上的呼吸孔而被銅管吸收，從而使化合物晶體接觸水分而變成電介質(zhì)溶液，再從銅管的呼吸孔中排泄出，并向四周流人土壤，在土壤中形成良好的電解質(zhì)離子土壤，使原來導(dǎo)電率差的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成良好的電解質(zhì)導(dǎo)電通道，因此降低大面積內(nèi)的土壤電阻率。

五、結(jié)束語

總之，降低接地電阻的方法各種各樣,每種方法都有其應(yīng)用的特定條件,針對不同地區(qū)、不同土壤條件，必須適當(dāng)?shù)貙Ω鞣N降低接地電阻措施進(jìn)行綜合評價，并結(jié)合考慮各種方法的實際適用范圍，采用不同的方法才能有效地降低電阻,另外各種方法也不是獨立的,在使用過程中可相互配合,而獲得較好的降阻效果。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 賀體龍：《淺談變電站接地網(wǎng)的降阻措施》，《電氣應(yīng)用》,2008 年13期