高密度电法在地下勘探中的应用

（1）基本原理

高密度电法是高密度电阻率法的简称，工作原理与常规电阻率法基本相同，是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法，根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率地质体的赋存情况。高密度电阻率法的物理前提是地下介质间的导电性差异，其基本工作原理如图3.59所示。图中A、M、N、B为4根电极，通过A、B电极向地下供电流I，然后在M、N极间测量电位差ΔV，从而可求得M、N间的视电阻率值ρs＝KΔV/I，其中K为修正系数。根据数据采集系统采集的视电阻率剖面进行计算、分析，便可获得地下地层中的电阻率分布情况，推断出地下地层结构，从而划分地层，判定异常等。

图3.59　电阻率勘探法原理

（2）仪器设备

高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极等组成，如图3.60所示。多路电极转换器通过电缆控制电极的供电与测量；主机通过通信电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存储测量数据。数据采集结果自动存入主机，主机通过通信软件把原始数据传输给计算机。计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式，经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后，绘制视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征，结合计算机内存储的钻探、地质调查资料作地质解释，并绘制出物探成果解释图。

图3.60　高密度电法仪

（3）方法优点

应用高密度电法进行野外测量时，只需将全部电极沿测线按设定间距等距离地布设在测点上，然后用多芯电缆线将各电极按一定顺序连接到电极转换器和多功能直流电测仪上，进入正常测量时，利用电极转换开关和直流电测仪可实现数据的快速自动采集，将观测数据有序地存入计算机存储器内，并对数据进行处理，给出关于地电断面分布的各种物理解释结果。相对于常规电阻率法而言，高密度电法还有以下优点：(www.xing528.com)

①电极布设一次完成，不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，而且为野外数据的快速自动测量奠定了基础。

②能有效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2～5 s），而且避免了由于手工操作所出现的误差。

④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。

⑤成本低，效率高，信息丰富，解释方便，勘探能力显著提高。

（4）测量方式

高密度电法在实际应用时还需注意两点：一是电极距不能太大，如果实际的电极距大于电缆上的电极间隔长度，必须附加电线才能工作，工作效率就会降低；二是地面起伏不能太大，地面起伏太大，会使电极的水平位置发生较大偏差。一个电极的位置变化会对后续电极的位置都有影响，为数据的解释带来不便。

当满足以上测量条件时，就可采取适当的电极排列方式进行测量。电极排列方式有多种，实际应用最多的是温纳（Wenner）模式，如图3.61所示。其中C1和C2为供电电极，P1和P2为测量电极。首先选取基本点距为a，作剖面测量。然后分别改变C1、P1、P2、C2之间相互距离，再进行剖面测量，通常选取C1 P1＝P1 P2＝P2 C2＝na（n＝2，3，4，…），不论n为何值，一次剖面测量时向前移动的距离均为a。这样，通过控制电极的排列组合便可完成测量工作。

图3.61　温纳模式的工作原理图