物探小课堂|高密度电法仪应用实例
发布时间:2017-07-07

  

  高密度电法仪介绍

  高密度电法仪是基于传统电法理论,在计算机、信息测控等现代科技基础上发展起来的新一代电法仪器。在解决电源装备过重的情况后,仪器更轻便,使用程序控制,使得一次布极就能完成更多的信号采集任务,大大降低了人为失误,提高了工作效率,减轻工作强度。

  高密度电法勘探基本工作方法

  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。

  高密度电法勘探的特点

  (1)电极布设是一次完成的,这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰,而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础;

  (2)有效的进行多种电极排列方式的扫描测量,因而可以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,不仅采集速度快(大约每一测点需2-5s),而且避免了由于手工操作所出现的错误;

  (4)部分仪器可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态,脱机处理后还可以自动绘制和打印各种成果图件;

  (5)与传统的电阻率法相比,成本低、效率高,信息丰富,解释方便。勘探能力显著提高。

  Electra是用于二维和三维地电勘探电法成像的最新设备,利用了MOHO公司在神经网络领域历经30年研发的自然、激发电位测量专利技术,将其引入到地球物理科学领域。

  本文介绍Electra交流电高密度电法仪的几种主要应用实例,涉及小、中、大规模调查领域。

      1、小规模调查:空洞探测

  

  如图1所示,拟断面图中显示的高电阻率异常部分,即是其上方被电极排列穿过的空管。

  

  

  图1

  2、中规模调查:空洞探测

  电极数64 测线长度≈95 m

  排列类型Wenner最大勘探深度≈15 m

  电流强度10 mA

  如图2所示,可以在电阻率拟断面图中观察到城市中心下方的人造空洞(曾被用做饲养动物的处所)。该空洞在图像中表现为明显的高阻异常。其它指向地面的小电阻率异常则反映了浅部管线和梁柱等。

  

  图2

  3、中规模调查:土木工程应用

  

  该案例是一次高密度电法在土木工程中的应用。在此,Electra被用于调查建筑地基,以及寻找一个被废弃搁置的污水处理池。

  

  图3

  4、中规模调查:地下水调查

  

  该案例采集于一个城市垃圾填埋场(注意其典型的地形剖面特征),目的是确定水的渗流通道(低阻异常),而高阻异常指示了填埋垃圾的位置。注意如图所示这种极度不均匀的地下情况,是垃圾填埋场的典型特征。

  

  图4

  5、大规模调查:基岩绘图

  

  电法勘探可以被熟练用于基岩绘图和滑坡调查等大规模勘探活动。下图所示案例为几乎各向同性的基岩(上)和可能错断的基岩(下)。请注意Electra只需要极小的电流强度,就可以达到60米的勘探深度。

  

  图5

  Electra交流电高密度电法仪

  

  Electra 主要由一个中央控制单元组成,其一端通过带USB接口电缆连接到任意PC或掌上电脑,另一端连接到带有增压、信号数字化功能模块的电缆。数字化模块都有两种功能:将电流注入地层;测试从地层中的电信号,在信号的源头(电极)完成信号的放大、数字化处理。数字化后的信号通过轻巧、高强度的主传输电缆传输到中央控制单元,不存在任何信号串扰和衰减,信号的质量更好。

  Electra可以将不同形式、不同频率的电流输入地层,使用交变电流进行测试,速度更快,精确度更高。因为交变电流不需要像直流电那样,需要一定的供电时间来保证信号的稳定,同时可以避免由电极的激发极化造成的测试误差。在主动源和被动源下,所有的通道(最多可达255道)都是同时同步进行地进行数据采集,且不受采集时间限制。

  主要优势

  ● 更快的测试速度,大大提高数据质量

  ● 更小尺寸、重量、能耗

  ● 提供全新的测试程序,使测试变得简单直观。

  应用范围

  ● 寻找地下水、空洞、矿藏、环境污染调查

  ● 考古调查

  ● 地基和墙体完整性研究

  ● 地质层位划分,寻找断层或破碎带

  

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