地球物理勘測(cè)方法經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)形成一個(gè)比較完整的龐大系統(tǒng)算法與技術(shù)體系，電磁法及電法儀器在地球物理勘測(cè)工作中的有效應(yīng)用，能夠切實(shí)地支持我國(guó)勘測(cè)人員系統(tǒng)地進(jìn)行勘測(cè)活動(dòng)，精準(zhǔn)掌握我國(guó)的地質(zhì)信息和能源信息，促進(jìn)我國(guó)的持續(xù)發(fā)展。那電法儀可以探測(cè)金屬嗎?下面介紹下高密度電法儀原理與使用方法。
電法儀可以探測(cè)金屬嗎?
可以，電法儀又稱電探儀，是一種探測(cè)地下金屬和石油、煤炭等資源的儀器。其原理是根據(jù)地下物質(zhì)的電阻率或磁性來探測(cè)金屬存在的位置和大小。一般來說，金屬的電阻率較低，而其周圍的地層電阻率則較高，這會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)分布的變化。電法儀通過測(cè)量電場(chǎng)的變化來確定金屬存在的位置和大小。
直流電法儀應(yīng)用范圍
多功能直流電法儀可用于礦產(chǎn)勘探、能源勘探、地?zé)峥碧?、城市物探，還可用于水文地質(zhì)勘探，尋找地下水，解決工農(nóng)業(yè)用水及生活用水問題。用于環(huán)境地質(zhì)勘探，尋找斷裂帶、陷落柱、采空區(qū)、山體滑坡等，用于工程地質(zhì)勘探，建鐵路、橋梁、高速公路、機(jī)場(chǎng)、電站、勘察江河堤壩和水庫壩基等。
主要技術(shù)指標(biāo)
接收部分:
電壓測(cè)量范圍：±30V
電壓測(cè)量精度：±0.1%±1個(gè)字
電壓最高采樣分辨率：0.1uV
輸入阻抗：>50MΩ
視極化率測(cè)量精度：±0.2%±1個(gè)字
電流測(cè)量范圍：6A
電流測(cè)量精度：±0.1%±1個(gè)字
電流最高采樣分辨率：0.01uA
50HZ工頻干擾抑制：80dB
SP補(bǔ)償范圍：±10V
發(fā)射部分：
最大供電電壓：1200V
最大供電電流：6A
供電脈沖寬度：1～60s，占空比1:1
其它參數(shù)：
工作溫度：-10℃～50℃，95%RH
儲(chǔ)存溫度：-20℃～60℃
儀器電源：12V/6AH鋰電
重量：5.7 Kg
體積：339mm×295mm×152
高密度電法儀原理
高密度電阻率法，其原理是利用地下土(巖)層存在的電性差異，通過向地下供應(yīng)的人工電場(chǎng)，儀器自動(dòng)編碼調(diào)整供電極距和測(cè)量極距，在地表逐一測(cè)量出各電極的電位差ΔV和供電電流I，用公式ρs=K?ΔV/I可求得相應(yīng)的視電阻率值(K為電極裝置系數(shù))，作為對(duì)應(yīng)深度的視電阻率值，結(jié)合高密度電阻率數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行綜合成果解釋。
高密度電阻率法采用組合式剖面測(cè)量裝置，其電極排列規(guī)律是：A，M，N，B(其中A、B為供電電極，M，N為測(cè)量電極;如圖1所示)，電極間距AM=MN=NB，隨著間隔系數(shù)n由n(min)逐漸增大到n(max)，四個(gè)電極間的間距也均勻拉開，得到一個(gè)倒梯形的數(shù)據(jù)斷面。
圖1高密度電法裝置勘探方式示意圖
圖2高密度電法測(cè)量電場(chǎng)分布示意圖
它是以巖土介質(zhì)的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測(cè)和研究人工建立的地下穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律從而來解決地下地質(zhì)問題。與常規(guī)電法相比，高密度電法通過多道電極轉(zhuǎn)換開關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換測(cè)量電極，一次測(cè)量一個(gè)斷面的視電阻率分布情況，具有直觀、高效、高分辨率、高精度等特點(diǎn)(如圖2所示)。巖土的電阻率除了和組份有關(guān)外，還與巖土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、空隙度及含水量等有關(guān)。完整的石灰?guī)r孔隙度小、含水量少，電阻率較高，但裂隙發(fā)育帶、巖溶發(fā)育區(qū)，含水量增高，電阻率降低，在電阻率剖面上呈低阻異常;表層殘積土和砂礫巖全風(fēng)化層，由于地表干燥，含水量低，表現(xiàn)為高阻;強(qiáng)風(fēng)化層和中風(fēng)化的接觸界面為含水層，電阻率較低。通過分析電阻率剖面上的異常、電阻率反演來實(shí)現(xiàn)勘察目的。
高密度電法儀系統(tǒng)框圖
高密度電法儀使用方法
在預(yù)先選定的測(cè)線和測(cè)點(diǎn)上，同時(shí)布置幾十乃至上百個(gè)電極;然后用多芯電纜將它們連接到特制的電極轉(zhuǎn)換裝置;后者可根據(jù)操作員的指令，由儀器的測(cè)量程序控制將這些電極組合成指定的電極裝置和電極距，快速完成多種電極裝置和多電極距在觀測(cè)剖面的多個(gè)測(cè)點(diǎn)上的電阻率法觀測(cè)。再配上相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、成圖和解釋軟件便可及時(shí)完成給定的地質(zhì)勘查任務(wù)。
在使用過程中，通過A和B兩個(gè)電極向地下供電，形成人工電場(chǎng)，通過工作人員測(cè)量地面M和N的電極，測(cè)量電位差，然后記錄每個(gè)記錄點(diǎn)的視覺電阻率值。將測(cè)量的表觀電阻率值輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過合理有效的處理和解釋，對(duì)地層進(jìn)行劃分。
現(xiàn)有的電法儀器只測(cè)量了AB電極的電流和MN電極的電壓，對(duì)于AB電極的電壓是通過計(jì)算AB電極的電流來得到。雖然AB電極的電壓在理論上可以得到波形，但是實(shí)際發(fā)射過程要受到外界環(huán)境的影響，實(shí)際發(fā)射的波形會(huì)有區(qū)別，如果在數(shù)據(jù)后處理時(shí)沒有考慮，會(huì)影響最后的測(cè)量分析精度;另外，如果通過AB電極的電流計(jì)算得到AB電極的電壓，則會(huì)引入大地的噪聲，對(duì)數(shù)據(jù)處理分析精度有影響。
高密度電法巖溶探查實(shí)例
1、廣西桂林某高速巖溶區(qū)探測(cè)
項(xiàng)目采用高密度電法實(shí)施，溫納四極裝置，電極距5米，探查深度40米。在里程100～150米，深度20米處，發(fā)現(xiàn)一處低視電阻率異常，結(jié)合該區(qū)地質(zhì)條件，推測(cè)為巖溶發(fā)育區(qū)。經(jīng)過在里程125米處鉆探，驗(yàn)證該處為一較大規(guī)模含水填充型巖溶發(fā)育區(qū)。
2、安徽銅陵市某房建工程巖溶探查
項(xiàng)目采用高密度電法實(shí)施，溫納四極裝置，電極距2.5米，探查深度20米。在里程55米，深度11米處，發(fā)現(xiàn)一處低視電阻率異常。結(jié)合該區(qū)地質(zhì)條件，推測(cè)該處巖溶發(fā)育，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，該處縱向發(fā)育一系列大小不一的巖溶空洞。
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