高密度电阻率法

1. 高密度电阻率法

高密度电阻率法的理论基础与常规电阻率法相同，所不同的是方法技术。该方法实际 上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十根至上百根）置于观测剖面的 各测点上，然后利用程控电极转换装置和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采 集，当把测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示 结果。显然，高密度电阻率勘探技术的运用与发展，使电法勘探的智能化程度向前大大迈 进了一步。
高密度电阻率法的主要优点有：电极布设是一次完成，为野外数据的快速采集和自动 或半自动化测量奠定了基础；能自动进行多种电极排列方式的扫描测量，从而获得较丰富 的地电断面结构特征和地质信息；野外可对资料进行预处理并显示剖面曲线形态，还可自 动绘制和打印各种成果图件；与传统的电阻率法相比，具有成本低、效率高、信息丰富以 及解释方便等优点。
我国在20世纪80年代后期，地矿部系统率先开展了高密度电阻率法的应用与研究，从理论与实际相结合的角度，进一步探讨并完善了该方法的理论及有关技术问题，研制成了约3～5种类型的仪器。近年来，先后在重大场地的工程地质调查、坝基及桥 墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘查领域取得了明显的地质效果和显著的社 会经济效益。
（一）高密度电阻率法的装置
1. 三电位电极系
三电位电极系是将温纳四级（即当AM＝MN＝NB＝a时的对称四极装置）、偶极及微分装置按一定方式组合后所构成的一种测量系统。该系统在实际测量时，只需利用电极 转换装置将每相邻的四个电极进行一次组合，从而可在一个测点便可获得三种电极排列的 测量参数。三电位的电极排列方式如图4-20所示。为了方便，将上述三种电极排列方式 依次称为α排列、β排列和γ排列。
根据三电位电极系的特点，视电阻率参数的计算公式依次为

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图4-20 三电位电极系排列方式 点距x＝1m，极距a＝2x，隔离系数n＝2


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式中：a为三电位电极系的电极距。当点距为x时，a＝nx（n＝1，2，3，…，15）。显然，由于一条剖面地表测点总数是固定的，因此，当极距扩大时，反应不同勘探深度 的测点数将依次减少。若将三电位电极系的测量结果显示于测点下方深度为a的位置 上，于是整条剖面的测量结果便可以表示成一种倒三角形的二维断面的电性分布（图4-21）。
三电位电极系的野外观测结果除了可以绘制相应电极排列的视电阻率断面图外，根据需要还可以换算比值参数λ和T，并可绘制这两种比值参数的断面图。λ参数的换算是以 联合三极的观测结果为基础的。表达式为

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式中：ρS（i）及ρS（i＋1）分别表示剖面上相邻两点的视电阻率值。
另一个比值参数是直接利用三电位电极系的测量结果，并将其加以组合而构成的，其计算公式

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式中： 分别为β和γ电极排列的视电阻率值。

图4-21 高密度电阻率法测点分布示意图

图4-22是同一地电模型上视电阻率参数和比值参数（λ）的计算结果。从图可以看出，在该地电模型上，视电阻率断面图只反映了基底的起伏变化，基岩中的低阻体反应得 并不清楚，而比值参数（λ）断面图不但反映了基底的起伏，同时也反映了基岩中的低阻 体。由此可见，比值参数（λ）对低阻体比视电阻率参数反应灵敏。

图4-22 在同一地电模型上方视电阻率参数 及视比值参数λ的断面等值线图

图4-23是一高阻地电模型上视电阻率断面的比值参数（T）断面的正演计算结果。由图可看出，视电阻率参数对高阻凸起的地电模型反应得并不明显，而T参数却反应得 十分清楚。由此说明，比值参数（T）对高阻体反应灵敏。

图4-23 在同一模型上方视电阻率参数及 及视比值参数T断面等值线图

2. 温纳—施伦贝尔热装置（DUK—2测量系统）
高密度电阻率法除采用三电位电极系外，原则上讲电阻率剖面法中所采用的装置形式都可以用于高密度电阻率法，但考虑到高密度电阻率法的特点和工作方便，采用较多的还 是以四极为基础的方法。
（1）温纳—施伦贝尔热装置
此种装置是温纳装置和施伦贝尔热装置的结合，即在整条剖面测量中MN要由小 到大变化几次，但在MN为某一固定值时，A，B按施伦贝尔热(1)方式移动。这种装置 适用于固定断面扫描测量，测量断面为倒阶梯形。其电极排列和测量分布如图4-24 所示。

图4-24 温纳—施伦贝尔装置测量断面示意图

（2）施伦贝尔热(1)
该装置适用于变断面连续扫描测量，测量时，M与N先不动，A逐点向左、B向右移动固定距离，然后M与N向右移动一个电极距并固定，A与B逐点向左、右移 动，移动的距离与第一个M与N位置所移动的距离相同。该种测量方式即相当于测深 剖面测量。整个剖面结束后得到矩形断面。其电极排列和测量分布如图4-25（a）所示。
（3）施伦贝尔热(2)
测量过程类似于温纳装置，但在整个测量过程中MN固定为一个点距，AM和NB的距离随间隔系数逐次由小到大变化。该种测量方式数据按间隔系数由小到大的顺序分层 存储，断面图为倒梯形。其电极排列和测量分布如图4-25（b）所示。

图4-25 施伦贝尔装置测量断面示意图

（二）高密度电阻率法的应用
对于主要应用于工程与环境地质调查中的高密度电法而言，按地质任务给出的测区往往是有限的，施工者只能在需要解决工程问题的有限范围内布设测网。
高密度电法野外数据采集方式主要有两种。一种是地表剖面数据采集方式；另一种是井中电阻率成像的数据采集方式。而后者又包含有单孔和跨孔式两种。跨孔式采集方式与 测网的布设关系密切，实际工作中应注意。
高密度电法的测点布置是受地表电极总数控制的。对于常规排列，随着隔离系数的增大，测点数便逐渐减少，当n在1～15之间变化时，对于60路电极而言，一条剖面的测 点总数可由下式计算：

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显然，n＝1，N1＝57，N15＝15，即a＝15△x时，最下层的剖面长度为L15＝15·△x。测 点在断面上的分布呈倒三角形状，见图4-21。
1. 采空区探测
石—太高速公路山西平定境内遇有矾士矿采空区，由于工程治理的需要，在施工前必须查明其空间分布和规模。
探测区段地质情况较为简单，其上部为第四系覆盖层，以黏土为主，电阻率为20～ 30Ω·m，厚度0～10m不等。底部石炭系，以粉砂岩和泥岩为主，电阻率为50～100Ω·m，厚度较大。采空区由于坍塌、充填物松散、潮湿或充水，电阻率与围岩相比差异较大，呈 低阻特征。其中3号采空区采用旁柱式开采，截面积较大，坍塌也更严重，埋深大约为 20m。工区居民建筑稠密，地表条件复杂。
由于地形地物条件复杂，故采用非正规测网，在120m×100m的范围内共布设12 条测点。点距2m，极距a＝（1～16）x。野外测量采用由原长春地质学院研制的 HD—1型高密度工程电测系统。将一条剖面所采集到的552个数据绘制成断面等值线 图，如图4-26所示。该图为3号采空区Ⅰ线、Ⅱ线的高密度测量结果。由图可见，除 地表局部地形和电性不均匀体形成的向上开口的“V”字形干扰异常外，在其深部（39 点下方）有一低阻闭合圈异常，范围较大，相应埋深也较大，与正常背景电阻率相差 仅10Ω·m。不难看出，该异常对应于采空区位置，在相邻测线上连续出现了类似性质 的异常，且深度大同小异。利用高密度测量结果，结合钻探资料，最后圈定了采空区 平面分布。
2. 地裂缝的探测
近年来，在西安地区出现了多条地裂缝，严重破坏了地面及地下各种建筑设施。因 而，查明地裂缝的存在、走向及延伸，对西安地区的城市规划和建设有重要意义。由于地 裂缝具有宽度极小、埋深变化较大、走向延伸较长等特点，要查明其平面分布和产状，常 规物探方法效果不理想。
西安三环路西段地区地层主要为亚黏土和黄土，其电阻率均较低，仅为16Ω·m左 右，地裂缝为高阻空裂带，宽度较小，仅几厘米。

图4-26 山西平定某采区Ⅰ、Ⅱ线高密度ρS断面图（单位：Ω·m）

在需要进行地裂缝探测的剖面上，选取点距x＝0.5m，极距a＝n·x（n＝2，3，4，…，19），共选取19个电极距，供电采用了发电机，最大供电电流3A，保证各测点读数大于 10mV。对异常点及突变点均进行重复观测，以确保数据可靠。
图4-27为西安市旅馆村采用高密度电阻率法探测地裂缝的实验结果，该区地层主要 为亚黏土及黄土，其电阻率均较低。由图可见，地裂缝位于24～31号点之间，由主裂缝 F1和次裂缝F2组成，主裂缝F1由20Ω·m等值线圈闭，产状近乎直立，裂缝宽仅1cm。裂缝F2最高电阻率19.6Ω·m，产状直立，略西倾。从上述结果可见，高密度电阻率法 在西安市地裂缝探测中取得令人满意的地质效果。

图4-27 西安市地裂缝高密度电阻率法探测的ρS断面图（据刘国兴，2008）

2. 高密度电阻率法

3.3.6.1 方法简介
高密度电阻率法，是近几年才开发使用的一种新装置，是一种阵列式勘探方法。具有成本低、效率高、信息量丰富、分辨率高、解释方便等优点。
3.3.6.1.1 基本原理
是以地下岩(矿)石的电阻率差异为基础，研究在供电电场作用下地下传导电流的分布规律，从而达到勘探地质体的目的。野外测量时将全部电极(几十至上百根)一次性布设于测点上，然后通过程控多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，从而完成野外数据的快速采集，测量结果送入微机后，即可对数据进行处理并给出关于地电断面的各种图示结果。
3.3.6.1.2 应用范围及适用条件
常用于探查洞穴、岩溶破碎带、隐伏断层、地下暗河通道及基底起伏情况。
被探测的目标体与围岩电性差异明显并有一定的宽度和延伸长度，视电阻率异常能从干扰背景中分辨。覆盖层薄，地形无剧烈变化。目的层上方无极低、极高的电阻率屏蔽层，无严重的工业游散电流和大地电流干扰。
3.3.6.1.3 工作布置原则与观测方法
测线应尽量垂直于勘查对象的走向，并尽可能避免或减小地形影响和其他干扰因素的影响。极距的选择要保证最大隔离系数AB/2大于勘探目标埋深的1.5倍。
常采用的电位电极系有温纳四极(α)、偶极(β)、微分(γ)、联合三级四种排列装置。
3.3.6.1.4 资料整理及成果解释
通过微机对输入的观测结果进行统计、滤波、正反演模拟计算后，形成视电阻率参数的等值线断面图及灰度图，结合水文地质条件，编制推断解释成果图。
成果解释时，要了解当地的地质及物性特征，充分研究已知点异常特征，从已知到未知进行解释。以定性解释为主，正确区分正常场和异常场，确定异常性质，阐明异常的地质因素，最终作出地质推断解释。
3.3.6.2 试验情况
实验工作布置在天然出露的岩溶水源地皮家寨工区，目的是探查皮家寨泉点与北部坝心泉点岩溶地下水径流管道位置，了解工区内盖层结构、土洞发育情况，盖层与基底界面起伏情况等，共布置了12条剖面，总长7995m，工作布置见图3-16。工作结果经16个钻孔的验证，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，推断的岩溶发育带均已见水，吻合性较好。
本次试验使用WDJD-2型多功能数字激电仪、WDZJ-1多路电极转换器，装置选择温纳装置α和α2排列，点距5～10m，电极距10m。
3.3.6.3 主要成果
根据测区内地层岩性特征及以往电性测定结果，水体 ρS=12～20Ω·m，平均15Ω·m；红土(干燥)ρS=80～150Ω·m，平均120Ω·m；红土(潮湿)ρS=15～30Ω·m，平均20Ω·m；白云岩(完整)ρS=2400～4200Ω·m，平均3620Ω·m。可见地表粘土层、岩溶破碎带及粉砂质泥岩均为低阻体，完整灰岩为高阻体。
施测结果，以皮家寨泉点南部18线为界，南北电性层差异明显(图3-17)，南部视电阻率断面成层状分布，电性层结构稳定，推断岩溶不发育、岩石较完整；北部视电阻率断面横向变化大，高低阻相间排列，显示出电性层结构变化复杂、不稳定，岩溶较为发育。
经钻孔验证，北部岩溶发育强烈，岩心破碎，RQD小于40%，以溶隙、溶孔、溶洞为主，钻孔遇洞率76.9%，溶洞直径一般0.2～1.5m，最大4.7m，粘土半充填，并且越向上游岩溶的成层性越明显；大泉南段岩溶发育相对较弱，岩心完整，RQD 为63%～77%，以溶隙为主，部分为粘土充填，钻孔遇洞率66.7%，溶洞少而小，一般直径0.2m左右，最大0.6m，形成一条弱透水的隔水带。

图3-16 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法工作布置及物探推断成果图

1—电法剖面及测线号；2—推断地下水径流管道；3—验证钻孔；4—上升泉，流量(L/s)

图3-17 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法视电阻率剖面图

综合分析认为皮家寨工区，盆地覆盖层厚度中部深，东西两侧逐渐变浅，无局部突变现象，结构均一，浅部无洞穴发育。泉点附近存在多个强径流带，可分为南北向四条，大致沿90、120、140、160号点附近，东侧管道向南延伸，其他三条均向皮家寨大泉汇集，强径流带埋深约10～30m。
该区实施了16个验证钻孔，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，最大误差4.2m，最小仅0.1m。推断的岩溶发育带经钻孔验证均已见水，如38线100号点附近推测地下2～40m为强岩溶发育带，经99号点ZK6号钻孔验证，0～2.1m为红粘土；2.1～20.8m为灰岩，其中6.8～7.2m为粘土充填的溶洞，12m见无充填的溶洞，27～35m见溶孔；35.1m以下为白云岩，多见溶孔及溶蚀面。2.1～40.1m，岩溶发育，富水性强，与推断结果吻合。
综合分析研究视电阻率剖面成果及钻孔资料得出：浅部粘土、砂质层，视电阻率值ρS小于70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值在50～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，电性特征是一致的，如ZK13号，粘土层厚13.79m，视电阻率断面图中反映的是ρS小于50Ω·m的低阻带，13.79～30.12m为泥质充填的灰岩破碎带，富水性差，对应的视电阻率剖面ρS值为50～200Ω·m。
3.3.6.4 结论
综上所述，高密度视电阻率测深，基本查明了该区70m以内电性层分布情况，划分了岩溶发育带，推断了岩溶管道位置，提出18线以南岩体相对较完整，是束流调压壅水工程较为理想之地，为该工程的实施提供了重要依据。
根据测区实测剖面反演的视电阻率结果，结合验证钻孔资料，得出了不同岩层的视电阻率参数值的变化范围，地表粘土、砂质层视电阻率值ρS=10～70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值一般在100～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，均反映为低阻电性特征。
高密度电阻率法对埋深不大的岩溶地下水探测效果较好，工作效率高，但同样无法区分泥质或水充填的岩溶低阻层，与核磁共振方法配合可有效地解决岩溶的富水性。

3. 　高密度电阻率法

高密度电阻率法是集测深与剖面于一体的一种多装置、多极距的组合方法，它一次布极即可进行多装置数据采集。高密度电阻率法主要特点是：高密度排列，测点密度大；一次布极连续观测；自动变换多种装置观测获取多参数；通过参数换算取得更多突出有效异常的比值参数，更利于推断解释。
高密度电阻率法采用温纳三电位电极系，即将温纳四极（AMNB）、偶极（ABMN）、微分（AMBN）和温纳三极（AMN∞、∞MNB）装置按一定方式组合，构成一种统一测量系统。如图5-10所示的各种装置系统，当点距为X时，则三电位电极距为a=nX。

图5-10　高密度电阻率法装置形式

图5-11为野外采集系统结构示意图，数据采集采用SYSCAL-R2数字电法仪和专用转换开关配合使用，一次完成各种装置、不同极距和各测点数据采集。

图5-11　高密度电阻率系统装置

图5-12为高密度电阻率法测点布置图。

图5-12　高密度电阻率排列及测点分布图

通过R232接口，把野外采集数据输送到微机存盘，利用高密度电阻率法专用软件完成参数转换、成图等处理工作。

4. 高密度电阻率法的应用

（一）野外工作方法
1.测区和测网
物探工作的测区都是由地质任务确定的,测区选择应遵循的原则,与常规电阻率法大体上一样。但是对于工程及环境地质调查中的高密度电法而言,按地质任务所给出的测区往往是非常有限的,我们只能在需要解决工程问题的有限范围内来选择测区和布设测网,可供选择的余地往往是很少的,这是一般工程物探经常遇到的实际情况。
测网布设除了建立测区的坐标系统外,还包含了技术人员试图以多大的网度和怎样的工作模式去解决所给出的工程地质问题,在这里,经验和技巧往往也是非常重要的。
2.装置
高密度电阻率法采用的主要电极排列方式,有温纳四极排列、联合三极排列、偶极排列和微分排列。不同的测量系统基本上以这几种装置为主,但也各有特点,如DUK 2系统提供了14种装置以供选择,上述电极排列既可联合使用,也可根据需要单独使用。
极距取决于地质对象的大小和埋藏深度,由于高密度电阻率法实际上是一种二维探测方法,所以在保证最小的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。根据上述考虑,三电位电极系的极距设计为：a＝n·Δx,其中n为隔离系数,可以由1改变到15,也可任选；Δx为点距。显然a＝1/3AB,它与勘探深度之间存在某种系数关系。
3.导线敷设
以60路电极为例,野外工作的导线敷设方式,在长剖面情况下,多半采用滚动式导线铺设方式。
野外工作中的导线敷设速度,很大程度上影响着野外工作的效率。
4.测点分布
高密度电阻率法由于地表电极总数是固定的,对于常规排列,随着隔离系数的增大,测点数便逐渐减少,当n在1～15之间变化时,对于60路电极而言,一条剖面的测点总数可由下式计算：

电法勘探技术

显然,n＝1,N1＝57；n＝15,N15＝15,即a＝15Δx时,最下层的剖面长度为L15＝15·Δx。测点在断面上的分布呈倒三角形状。
（二）应用举例
高密度电阻率法因自身特点,主要用于工程物探,用来探测覆盖层厚度,基岩起伏形态、不同地质体的界线、构造发育情况、溶洞和采空区等不良地质体的分布情况等,从而解决工程地质问题。该方法既可以指导勘查工程的布局设计,又可以与钻探等其他勘查手段互相验证,具有直观性和快速经济等优点。
1.在松花江斜拉吊桥桥墩选址中的应用
吉林市松花江斜拉吊桥预选桥墩位于临江门广场附近的松花江心中,桥轴线135°,桥墩长24m,宽8m；江面宽约300m,水深4m。水底为不同粒度的砂砾石,基岩为混合岩化花岗岩,风化程度因地而异。在施工勘察设计中直接采用水上钻探,在桥轴线上共布设三个钻孔,其中ZK7和ZK8位于预选主桥墩位置。后经钻探岩心分析发现,ZK7基岩弱风化层上下限深度分别为16.15m和21.5m,而相邻ZK8孔则为20.5m和28.2m,两孔相距仅10m,其弱风化层上下限深度竟相差6～7m,由此可见,该位置不宜作为桥墩基址。为了迅速而准确地解决桥墩选址问题,采用了水域高密度电法与钻探验证结合的办法。要求在设计桥轴线附近查明基岩起伏、构造裂缝和弱风化层上下限深度。
根据地质任务要求,垂直水流方向共布设七条测线,线距7m,点距4m。在每一剖面均采用温纳四极排列,极距a＝（1～15）·x。测量仪器采用 HD-1型高密度工程电测仪。
测线布设采用水上架空钢丝缆绳,将电极按设计极距挂在缆绳上,下端与水下接触,利用多芯电缆将电极和程控式电极转换开关连接便可对测点和极距（深度）进行自动扫描测量。由于仪器具有随机存储功能,因此数据采集过程完全实现了自动化。
为了解释的方便,我们将采集的数据按点、线号加以互换,然后,按互换后的数据重新绘制视电阻率断面图。图1-57为上述七条剖面中24、28、32、36号测点ρs断面等值线图。由图可见,每条剖面6号点附近均出现了明显的低阻“V”字形异常,该异常为平行于桥轴线的构造带所引起的,在5号点以西,ρs等值线基本平稳,说明基岩起伏较小,岩性稳定。建议将设计桥墩位置向上游方向移动10m,后经钻探验证,所选桥墩部位弱风化层下界面在21m左右。这是高密度电法用于水域工程地质调查的成功实例。
2.在回填土场地探测中的应用
图1-58（a）为英格兰诺羽汉郡的一个回填土场地上高密度电测及反演成像的结果。该回填场地上利用温纳四极排列观测,在主剖面上采用极距α＝（1～6）·x,将采集结果绘成二维灰度图。其中图1-58（c）表示充填物的大致分布范围,人们认为这里充填物的淋液已经渗入到下伏的多孔砂岩中。实测结果示于图1-58（a）。利用前述方法对数据进行成像反演,经8次迭代后得到最小均方误差为6.1%,最终的电性图像示于图1-58（b）,该图以低阻区圈出了充填物的范围,周围是高阻砂岩,侧向界面与已知范围十分吻合,但低阻区沿垂直方向延伸偏大。图1-58（c）表明在已知充填物下部还有一块低阻物质,可能就是饱含淋滤液的砂岩。上述实验结果表明,高密度电阻率法在地下水污染调查等环境地质研究方面具有一定的优越性。

图1-57 松花江斜拉吊桥桥墩选址的高密度ρs断面图（据刘国兴,2008）


图1-58 英格兰某地回填土上方高密度电阻率测量及层析成像反演结果

3.辽宁浑河堤土工膜质量检测
该次探测的目的是对河堤防漏土工膜施工质量不合格处进行探测并作异常对比试验,剖面布置在已知土工膜存在破裂及黏接不合格的地段。该剖面采用高密度电阻率探测,电极排列装置是联合剖面,电极点距1m,成像数据预处理数后,再经三次反演计算得到成像剖面及推断解释成果（图1-59）。推测图中低阻异常是因土工膜破裂、对电流线的阻挡程度减小而引起；高阻异常区是因土工膜完整对电流线阻挡程度高而引起。通过将上述异常推断结果与已知破裂、黏接不合格、埋置不到底等质量问题的对比,证明了该方法能够对防渗漏土工膜进行施工质量监测。

图1-59 河堤土工膜高密度电阻率探测剖面图

本项目重点
本项目重点是联合剖面法、中间梯度剖面法、电测深和高密度电法,它是电法勘探最常用的方法,特别是以该方法原理为基础而应用的高密度电法在环境与工程物探中应用较广,应重点掌握,难点在于稳定电流场的分布规律。
思考题
1.简述影响岩、矿石电阻率的主要因素及岩、矿石电阻值变化的一般规律。
2.当地表水平、地下为均匀各向同性岩石时,通过地面上电流强度为I的A（+I）、B（－I）两电极在地下建立稳定电流场。试解答如下问题：
（1）求A、B连线中垂线上h处电流密度jh的表达式；
（2）计算并绘图说明深度为h处的电流密度jh随AB的变化规律；
（3）确定使jh为最大时,供电电极距AB与h的关系式。
3.如何识别水平、垂直和倾斜电偶极子所产生的电位和场强曲线? 其基本规律是什么?
4.说明装置系数K的物理意义。当供电或测量极距改变时,K值如何变化?
5.何谓电阻率和视电阻率? 试说明其异同点。影响视电阻率的因素有哪些?
6.何谓电剖面法? 电剖面法中各种电极装置形式的基本特征及相互间的关系怎样?
7.何谓接地电阻? 采用什么方法可以减小接地电阻?
8.什么是正交点和反交点?ρs曲线正、反交点的主要特征是什么?
9.说明中间梯度法ρs曲线在球体上方的变化规律。当μ改变时对ρs异常的影响如何?
10.绘图说明在直立脉状体上,如果将中梯装置的测线（AB连线）方向,由垂直脉状体的走向转为与其斜交或平行时,低阻脉体和高阻脉体上的ρs异常特征和大小将如何变化,并做出物理解释。
11.决定剖面法勘探深度的因素是什么? 影响剖面法勘探深度的因素是什么? 你对各种剖面法的勘探深度与极距的关系怎样理解? 联合剖面法的最大勘探深度是多少?
12.各种剖面法的应用范围及其主要优缺点是什么?
13.为什么当ρn→∞时,水平n层断面ρs曲线的尾支在双对数坐标中具有45°渐近线?
14.高密度电阻率法常采用哪些装置形式? 各自的特点如何?
15.高密度电阻率法经常采用哪些比值参数? 利用比值参数作图有哪些优点?
16.高密度电阻率法适合解决哪些地质问题?

5. 高密度电阻率法的实际应用

（一）主要仪器设备
高密度电阻率法为了实现跑极和数据采集自动化，除测量主机和电极外，还需要配有多道电极转换器、多芯电缆和微处理机。以往国内用的高密度电阻率仪多为电缆芯数与电极道数相同的连接方式，如对60 道电极而言，则需配上12 芯的电缆5 根。若扩展到100道以上，则需要的电缆根数更多，因此影响了工作效率。为了克服这一问题，近年来有人研制出一种所谓分布式智能化测量系统。即用一根10 芯电缆可覆盖所有电极通道（最大可覆盖240 道），并且电极通道转换、测量和数据处理等工作均由笔记本式PC 机完成，实现了工作方式选择、参数设置、数据处理及资料解释等的自动化、智能化（董浩斌，王传雷，1997）。
（二）应用实例
实践证明，高密度电阻率法是一种多快好省的勘探方法，在地基勘察、坝基选线、水库或堤坝查漏、地裂缝探测、岩溶塌陷及采空区调查等方面，均能发挥重要作用，并取得了良好效果。现举一寻找含水破碎带的实例如下（葛如冰等，2003）。
广东省鹤山市某单位拟在新建场区寻找地下水，以供生产之用，单井涌水量要求超过100m3/d。采用高密度电阻率法查找区内基岩中的含水破碎带，为钻探成井提供井位。由地质勘察资料知，场地覆盖层由素填土、淤泥质土、软塑状粉质粘土、可塑粉质粘土、粉土等组成，厚度为0～25m，下伏基岩为强～中风化细粒花岗岩。基岩（花岗岩）的风化带较发育，赋存有裂隙水，属块状岩类裂隙水。这类含水层在不同地点单井水量会有明显的差异。如能找到其中的断层破碎带或基岩中的局部低阻带，则成井希望较大。现场工作采用温纳装置，电极间距5m，最大AB距为240m，解释深度取AB/3。图2⁃1⁃73是其中一条测线上的电阻率等值线断面图，从图中可以看出：在工区中间有一条明显的高低阻接触带（在其他平行测线上均有此反映），倾向东，以此带为界，西部电阻较高，基岩埋深较浅；东部电阻较低，基岩埋深较大。这与地质钻探资料一致。结合场地平整前的地形图可知，场地西部原为一小山头，东部低凹，中间有一条小冲沟经过，从区域构造图中也可看出场地不远处有区域断裂构造。由此推断本场地电阻率断面图中的高低阻接触带为断层破碎带。据此提供钻井井位，成井后，出水量为159m3/d。

图2⁃1⁃73 鹤山市某公司1—1′测线视电阻率断面等值线图

图中数值单位Ω·m

6. 高密度电阻率法的实际应用

（一）主要仪器设备

图2-1-71 双边三极观测系统示意图

高密度电阻率法为了实现跑极和数据采集自动化，除测量主机和电极外，还需要配有多道电极转换器、多芯电缆和微处理机。以往国内用的高密度电阻率仪多为电缆芯数与电极道数相同的连接方式，如对60 道电极而言，则需配上12 芯的电缆5 根。若扩展到100道以上，则需要的电缆根数更多，因此影响了工作效率。为了克服这一问题，近年来有人研制出一种所谓分布式智能化测量系统。即用一根10 芯电缆可覆盖所有电极通道（最大可覆盖240 道），并且电极通道转换、测量和数据处理等工作均由笔记本式 PC机完成，实现了工作方式选择、参数设置、数据处理及资料解释等的自动化、智能化（董浩斌，王传雷，1997）。

图2-1-72 高密度电阻率法双边三极观测系统球体理论计算ρs断面图

（二）应用实例
实践证明，高密度电阻率法是一种多快好省的勘探方法，在地基勘察、坝基选线、水库或堤坝查漏、地裂缝探测、岩溶塌陷及采空区调查等方面，均能发挥重要作用，并取得了良好效果。现举一寻找含水破碎带的实例如下（葛如冰等，2003）。
广东省鹤山市某单位拟在新建场区寻找地下水，以供生产之用，单井涌水量要求超过100m3/d。采用高密度电阻率法查找区内基岩中的含水破碎带，为钻探成井提供井位。由地质勘察资料知，场地覆盖层由素填土、淤泥质土、软塑状粉质粘土、可塑粉质粘土、粉土等组成，厚度为0～25m，下伏基岩为强～中风化细粒花岗岩。基岩（花岗岩）的风化带较发育，赋存有裂隙水，属块状岩类裂隙水。这类含水层在不同地点单井水量会有明显的差异。如能找到其中的断层破碎带或基岩中的局部低阻带，则成井希望较大。现场工作采用温纳装置，电极间距5m，最大AB距为240 m，解释深度取AB/3。图2-1-73是其中一条测线上的电阻率等值线断面图，从图中可以看出：在工区中间有一条明显的高低阻接触带（在其他平行测线上均有此反映），倾向东，以此带为界，西部电阻较高，基岩埋深较浅；东部电阻较低，基岩埋深较大。这与地质钻探资料一致。结合场地平整前的地形图可知，场地西部原为一小山头，东部低凹，中间有一条小冲沟经过，从区域构造图中也可看出场地不远处有区域断裂构造。由此推断本场地电阻率断面图中的高低阻接触带为断层破碎带。据此提供钻井井位，成井后，出水量为159m3/d。

图2-1-73 鹤山市某公司1—1′测线视电阻率断面等值线图

7. 高密度电阻率法的简介

对取得的多种参数经相应程序的处理和自动反演成像，可快速、准确地给出所测地电断面的地质解释图件，从而提高了电阻率方法的效果和工作效率。在条件适当时，此方法对工程物探以及探测煤矿的老硐，探测古墓墓穴等有较好的效果。高密度电阻率法使用的仪器称为高密度电阻率仪或高密度电法测量系统。高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。其原理与普通电阻率法相同．所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。是一种阵列勘探方法。关于阵列电法勘探的思想源于20世纪70年代末期．英国人设计的电测深偏置系统就是高密度电法的最初模式，20世纪80年代中期13本借助电极转换板实现了野外高密度电法的数据采集。我国是从20世纪末期开始研究高密度电法及其应用技术，从理论方法和实际应用的角度进行了探讨并完善，现有中国地质大学、原长春地质学院、重庆的有关仪器厂家研制成了几种类型的仪器。高密度电法野外测量时将全部电极(几十至上 根)置于剖面上．利_Lfj程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比．高密度电法具有以下．不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，并且提高了效率：2．能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富的有关地电断面的信息；3．野外数据采集实现了自动化或半自动化，提高了数据采集速度，避免了手工误操作。此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大地提高了地电资料的解释精度。

8. 高密度电阻率法的介绍

高密度电阻率法（）是把很多电极同时排列在测线上，通过对电极自动转换器的控制，实现电阻率法中各种不同装置、不同极距的自动组合，从而一次布极可测得多种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。