第2篇电法勘探
电法勘探是以岩、矿石之间电学性质的差异为基础,通过观测和研究与这些差异有关的电场或电磁场在空间或时间上的分布特点和变化规律,来查明地下地质构造和寻找地下电性不均匀体(岩溶、风化层、滑坡体等)的一类勘查地球物理方法。
第一章电阻率法
电阻率法基础知识
岩土介质的电阻率
岩(矿)石的电阻率差异是电阻率法的物理前提。
当电流沿着一段导体的延伸方向流过时,导体的电阻R 与其长度L 成正比,与垂直于电流方向的导体的横截面积S 成反比,即
式中比例系数称为该导体的电阻率,改写成
几种岩石电阻率的分布范围曲线
自然状态下,岩土介质的电阻率除与介质组分有关外,还与岩石的结构、构造、孔隙度、湿度、矿化度及温度等因素有关。
常见浮土和水的电阻率
水平均匀层状介质模型
1)纵向电阻率与横向电阻率
横向电阻率:电流垂直于层理方向流过时测得的电阻率,
纵向电阻率:电流平行于层理方向流过时测得的电阻率
2)横向电阻
为了研究层状介质的导电特性,在层状介质中取底面积为1m2、厚度为h 的六面岩柱体
第i 层的横向电阻等于该电性层的厚度与电阻率的乘积,即
当六面岩柱体由厚度和电性不同的n+1 个岩层组成时,按串联电路原理,其总横向电阻为
均匀介质中的稳定电流场
稳定电流场的基本规律
将直流电源通过电极向地下供电,便形成了人工电流场,由于直流电场中电荷的分布不随时间改变,故称为稳定电流场。
稳定电流场满足于欧姆定律,其微分形式为
稳定电流场中任一点的电流密度与该点的电场强度成正比,与介质的电阻率成反比
均匀介质中的点电流源电场
为建立地下电场,总是需要两个(或两组)接地的电极A 和B。电流由A 输入地下,又通过B 极从地下流出,构成闭合迴路。这两个电极称为供电电极。当两电极的尺寸比它们离观测点的距离小得多时,可以把这两个电极当作两个点(状)电流源看待。
电场
利用(-15)式可求得A、B 两点电源在M 点的电位
非均匀介质中的稳定电流场
大地电阻率的测定
对于地面点电源测量,如采用右图的电极布置方式进行供电和测量。图中A,B为供电电极;M,N为测量电极。当在地面上A,B点供以电流强度为的电流时,地面任意两点M,N之间会产生电位差,当地面以下介质的电阻率为均质各向同性时,则可得到地下介质的电阻率:
式中: ———为电极MN间的电压;
———供电回路的电流强度;
———装置系数
图 2 电极分布与测量示意图
电阻率法的仪器设备
:
1)较高的灵敏度
2)较强的抗干扰能力
3)较高的稳定性
智能型数字电阻率仪
电阻率法的其它设备还有:
供电电极
测量电极
导线
线架
供电电源(干电池或小型发电机)等
电剖面法
电剖面法的特点是:采用固定极距的电极排列,沿剖面线逐点供电和测量,获得视电阻率剖面曲线,通过分析对比,了解地下勘探深度以上沿测线水平方向上岩石的电性变化。
在水文地质和工程地质调查中能有效地解决问题:
(1)划分不同岩性的陡立接触带、岩脉;
(2)追踪构造破碎带、地下暗河等;
(3)发现浅部的局部不均匀体(溶洞、古窑等)。
电阻率剖面法简称电剖面法,根据电极排列的不同,主要有(1)联合三极装置剖面法,简称联合剖面法;(2)对称四极装置剖面法,简称对称剖面法;(3)偶极剖面法;(4)中间梯度法等几种类型。
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