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高密度電法儀介紹

高密度電法儀是基于傳統(tǒng)電法理論，在計算機、信息測控等現(xiàn)代科技基礎上發(fā)展起來的新一代電法儀器。在解決電源裝備過重的情況后，儀器輕便，使用程序控制，使得一次布極就能完成更多的信號采集任務，大大降低了人為失誤，提高了工作效率，減輕工作強度。

高密度電法勘探基本工作方法

在預先選定的測線和測點上，同時布置幾十乃至上百個電極;然后用多芯電纜將它們連接到特制的電極轉換裝置;后者可根據(jù)操作員的指令，由儀器的測量程序控制將這些電極組合成指定的電極裝置和電極距，完成多種電極裝置和多電極距在觀測剖面的多個測點上的電阻率法觀測。再配上相應的數(shù)據(jù)處理、成圖和解釋軟件便可及時完成給定的地質勘查任務。

高密度電法勘探的特點

(1)電極布設是一次完成的，這不僅減少了因電極設置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的自動測量奠定了基礎;

(2)有效的進行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關于地電斷面結構特征的地質信息;

(3)野外數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)了自動化或半自動化，不僅采集速度快(大約每一測點需2-5s)，而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯誤;

(4)部分儀器可以對資料進行預處理并顯示剖面曲線形態(tài)，脫機處理后還可以自動繪制和打印各種成果圖件;

(5)與傳統(tǒng)的電阻率法相比，成本低、效率高，信息豐富，解釋方便。勘探能力更好。

Electra是用于二維和三維地電勘探電法成像的新設備，利用了MOHO公司在神經網絡領域歷經30年研發(fā)的自然、激發(fā)電位測量，將其引入到地球物理科學領域。

本文介紹Electra交流電高密度電法儀的幾種主要應用實例，涉及小、中、大規(guī)模調查領域。

      1、小規(guī)模調查：空洞探測

如圖1所示，擬斷面圖中顯示的高電阻率異常部分，即是其上方被電極排列穿過的空管。

圖1

2、中規(guī)模調查：空洞探測

電極數(shù)64 測線長度≈95 m

排列類型Wenner最大勘探深度≈15 m

電流強度10 mA

如圖2所示，可以在電阻率擬斷面圖中觀察到城市中心下方的人造空洞(曾被用做飼養(yǎng)動物的處所)。該空洞在圖像中表現(xiàn)為明顯的高阻異常。其它指向地面的小電阻率異常則反映了淺部管線和梁柱等。

圖2

3、中規(guī)模調查：土木工程應用

該案例是一次高密度電法在土木工程中的應用。在此，Electra被用于調查建筑地基，以及尋找一個被廢棄擱置的污水處理池。

圖3

4、中規(guī)模調查：地下水調查

該案例采集于一個城市垃圾填埋場(注意其典型的地形剖面特征)，目的是確定水的滲流通道(低阻異常)，而高阻異常指示了填埋垃圾的位置。注意如圖所示這種極度不均勻的地下情況，是垃圾填埋場的典型特征。

圖4

5、大規(guī)模調查：基巖繪圖

電法勘探可以被熟練用于基巖繪圖和滑坡調查等大規(guī)?？碧交顒?。下圖所示案例為幾乎各向同性的基巖(上)和可能錯斷的基巖(下)。請注意Electra需要小的電流強度，就可以到60米的勘探深度。

圖5

Electra交流電高密度電法儀

Electra 主要由一個中央控制單元組成，其一端通過帶USB接口電纜連接到任意PC或掌上電腦，另一端連接到帶有增壓、信號數(shù)字化功能模塊的電纜。數(shù)字化模塊都有兩種功能：將電流注入地層;測試從地層中的電信號，在信號的源頭(電極)完成信號的放大、數(shù)字化處理。數(shù)字化后的信號通過輕巧、強度高的主傳輸電纜傳輸?shù)街醒肟刂茊卧淮嬖谛盘柎當_和衰減，信號的質量好。

Electra可以將不同形式、不同頻率的電流輸入地層，使用交變電流進行測試，速度快，準度高。因為交變電流不需要像直流電那樣，需要一定的供電時間來保證信號的穩(wěn)定，同時可以避免由電極的激發(fā)極化造成的測試誤差。在主動源和被動源下，所有的通道(最多可達255道)都是同時同步進行地進行數(shù)據(jù)采集，且不受采集時間限制。

主要優(yōu)勢

● 快的測試速度，數(shù)據(jù)質量高

● 小尺寸、重量、能耗

● 提供測試程序，使測試變得簡單直觀。

應用范圍

● 尋找地下水、空洞、礦藏、環(huán)境污染調查

● 考古調查

● 地基和墻體完整性研究

● 地質層位劃分，尋找斷層或破碎帶

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