2022年毕设--高密度电法探测及数据处理解释.docx
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1、本 科 毕 业 设 计论文题 目:物探实习场地的高密度电法探测及数据处懂得释同学: xxx学 号: xxx 专业班级: xxx 指导老师: xxxx 年 x 月 x 日中国石油高校华东本科毕业设计论文物探实习场地的高密度电法探测及数据处懂得释摘要由于现在的工程和环境地质调查的所面对状况越来越复杂,而现今一般的物探方法已经难以满意实际工作的需要; 高密度电法中所用的基本原理是与传统的电阻率的方向实际上是相同的; 高密度电阻率法的核心其实就是在进行野外测量时将电极以阵列的方式布设于各个测点上,然后利用微机工程电测仪对数据进行测量并记录;本次物探实习场地的高密度电法测量就是实地进行高密度电法的数 据
2、采集并且在每道测线采集两种不同的装置类型, 然后对于采集到的数据进行处理和说明并且比较不同测量装置类型对于地下界面的探测成效的不同;关键字:高密度;电极距;装置类型4Geophysical practice space of high-density electrical detection and data processing and interpretationAbstractBecause of the face to the current engineering and environmental geological survey of the situation become
3、more complicated, but now ordinary geophysical methods have been difficult to meet the needs of practical work. The basic principles of high density electrical method is used in the conventional direction of resistivity it is practically identical. Core high density resistivity method isactually car
4、rying outfield measurements of the electrode array in the manner laid on each measuring point, then the use of computer engineering electrical measuring instrument to measure and record data. The internship site for Geophysical high density electrical measurement is carried out in the field of high-
5、density electrical method of data collection and survey lines at every gathering of two different types of devices, and then the collected data processing and interpretation and comparison of different measuring devices type for the detection of the effect of the different subsurface.Keywords :High
6、density; electrode spacing; device type目 录第 1 章 引言.1第 2 章 高密度电法的基本原理 .32.1场所满意的偏微分方程.32.2三电位电极系 .42.3视参数及其运算 .42.4不同的装置类型 .5第 3 章高密度电法的资料采集 .83.1侧区的挑选和测网的布设 .83.1.1测区的挑选 .83.1.2测网的布设 .83.2高密度电阻率法的数据采集 .9第 4 章高密度电法资料的处理 .13第 5 章高密度电法资料的说明 .16第 6 章结论.26致 谢.27参考文献 .28第 1 章引言第 1 章 引言由于这些年来进行勘探的工程和环境情形都变
7、得越来越复杂,一般的物探方法已经基本难以满意实际生产中的需求, 因此近年来物探方法中很多工程方面的物探方法得到了飞速的进展, 而高密度电阻率法作为工程物探中浅层地球物理勘查的最主要的方法之一,因此也得到了长足的进步;高密度电阻率法的核心其实就是在进行野外测量时将电极以阵列的方式布设于各个测点上, 然后利用微机工程电测仪对数据进行测量并记录;这种方法的特点是能够通过一次布线然后通过掌握电极进行不同组合的方式从而采集电阻率方法中不同的装置类型和不同极距的各种参数, 这使得它相比较于常规的电阻率方法有以下的优点: 由于电极是一次性布设完毕的, 这样就可以削减了由于电极布设带来的干扰和故障问题, 同时
8、仍大大提高了数据采集的速度; 而且高密度电法布设的测线一般都很长, 所以能够一次进行多种电极排列的扫描测量, 因此可以一次性获得特别丰富的地下地质的结构特点信息,而且能够特别有效率的一次性进行几种排列方式的测量, 所以获得的有关于地质地球物理信息的地点断面特别丰富; 随着现代技术的进展, 对野外的数据采集大多都是自动化或者半自动化,不仅速度大大提高, 而且仍防止了由于人工采集数据所带来的错误;现在的采集仪上能够直接进行预处理并且能够直接显示剖面的特点,将数据导出来后仍能够进行自动绘制和打印各种成果图 1-3;总的来说与传统的电阻率方法相比较, 高密度电阻率法有,施工快,采集的信息丰富,并且最终
9、结果简洁说明,施工成 本低,勘探成效好等特点;高密度电阻率法的阵列电极排列方式在二十世纪七十岁月就有人开头进行 讨论了,英国学者 Johansson 博士设计的电测深系统实际上就是高密度电阻率法的最初模式 4,在高密度电阻率法最开头的讨论阶段中电极的排列方式主要是以下三种: 温纳, 偶极和微分, 后来又由日本人依据实际需求对这几种方法进行了补充和完善,在原有的基础上加上了自动掌握的仪器并且将这些东西集成到了大规模集成电路上; 直到二十世纪九十岁月由于电子技术的飞速进展,高密度电阻率法测量的优势才逐步表达出来并且被越来越多的人所接受,从而使得这种方法2得以飞速的进展, 电极排列方式从原先的三种电
10、极排列方式进展到了现今的十几种电级排列方式 5,使得高密度电阻率法的效率大大提高并且能够适用的范畴和说明的精度都有了长足的进步;上世纪八十岁月末, 我国地矿部门才刚刚的开头涉足对于高密度电阻率法和这个方法所能应用的范畴的讨论, 最开头时的策略对于国外的技术仍是沿袭了外国的做法, 并且以引进外国的先进技术和先进仪器为主, 后来经过我国的学者讨论后推出了“联合三级测深” 这个装置, 而且仍引进了新的比值参数 T,G , 从而使得我们对于资料的定性说明的手段变的多元化;而我国的学者罗延钟在这个新装置的基础上又进行了改良,提出来“双向三级梯度装置”这个装置的其实就是将正向和反向的三级“梯度装置”进行组
11、合起来成为新的电极装置,并且在这个装置的基础上又开发出了一个新的视电阻率的处理和成图软件;这个新的软件是基于” 双向三级梯度装置 “的观测结果的, 并且用这个结果可以运算除了电位装置以外的其它装置的视电阻率 6;随着时间的推移到了九十岁月初期,长春科技高校胜利研制出了一个数据的自动采集系统,这个系统不仅包括了高密度工程电测仪, 仍有程控多度电极转换器这两个部分组成, 这个仪器的创造使我国的高密度电阻率法的有用化成度大大提高;在这之后电极的转换开关也从机械式 进展到了单片机掌握式, 而到现在我国的高密度电法仪的电极转换开关已经由原先的单一机械式进展到了现在的电子式,机械式;单片机掌握式;电子式;
12、分布智能式等多种形式 7;除此之外多道并行分布式系统的高密度电法系统是属于我国自己创造的电法系统, 并且该系统处于国际领先水平, 这是属于我们国人的自豪;第 2 章高密度电法的原理第 2 章 高密度电法的基本原理2.1 场所满意的偏微分方程高密度电阻率法的基础照旧是要测量的岩土的导电性与四周岩石的差异,它仍是属于一类电探方法;这种方法主要讨论的是在对测量对象施加肯定的电场后,电流在地下的传导规律; 测量时人为的向地下输入直流电流, 在地表用采集数据的数据采集仪观测地下的电场分布, 通过讨论分析采集到的人为的施加电流后电场的分布规律, 从而可以得到地下的地质构造到达解决地质问题的目的;对于简洁的
13、求解地电条件的电场分布时,一般采纳的方法是解析法; 这样测量的电场分布满意以下偏微分方程 2-1I=- x- x0 y-y0 z-z02-1这里的是源点的坐标; x ,y, z 是场点坐标;但是当 x=y=z=0 时,就是相当于不考虑有源场,即只考虑无源空间时,式2-1可以变换为拉普拉斯方程2-2802-2方程组 2-2的求解其实就是用一个场函数去匹配与该方程所描述的物理过程的因素; 但是实际上由于坐标系对该方程的限制, 一般的解析方法很难运算出地电模型, 所以当我们比照较复杂的地电模型的电场分布进行讨论时,最主要的方法仍是采纳不同的数值模拟方法;比方假如对于二维的地电模型进行分析, 一般会选
14、用点源二维有限元方法; 而当地电模型变成三维时, 就改为用面积方程法,有限差分法等方法来求解 9;原就上高密度电阻率法测量时的电极排列方式是可以用二级排列的方式的, 实际上就是在测量时, 仅对其中一个电极供电, 然后将其他电极作为检测电极进行电位检测, 最终依据实际的情形, 将得到的测量结果抽取变化得到相应的需要的电极排列方式, 这种方案其实已经是一种特别好的方案了, 但是由于每一次测量时都必需有两个无穷远极, 为施工带来了很大的限制; 所以这种方案其实并不是一种很好的能够实际应用的方案; 而且当测线趋于无线远时, 对于电位的测量7显示幅度变化比较明显, ,因此需要频繁的更换电源,这一点对于自
15、动测量带来了极大的困难,所以实际施工时都采纳的是三电位电极系;2.2 三电位电极系三电位电极系其实就是用肯定的组合方式将温纳,微分和偶极装置联系起 来,重新组合形成的一种新的测量系统; 这个系统最核心的东西就是电极转换开关,在实际的应用中就是调整电极转换开关就可以将几个电极组合起来形成一种 电极排列方式, 所以可以只用进行一次测量就可以测量得到由不同电极排列的测量参数;这三种电极系的组成温纳,偶极和微分为了简洁又被称为排列;排列;排列,假如假设点距为 x 时,三电位的电极距为 a=nxn=1,2,3 15,这里的 n 代表的是间隔系数; 假如将其中一个测点的4 个电极依据肯定的规律进行三次组合
16、,这就是三个电极不同的装置; 假如要透彻的明白三电位电极系的测量结果并且充分的将其利用起来,我们必需要先熟识三种不同排列的之间的相互关系,由于前面所说的三电位电极系的概念,可以得到这三个电极排列的视电阻率参数并且可以知道运算公式如下 2-3,2-4 ,2-5 分别对应三个不同的排列方式;2-32-42-5I 为供电的电流的强度,当 I 的值是肯定的时间,又满意下式 2-62-6将这些公式带入视电阻率和装置系数后又可以得到2-72-72.3 视参数及其运算高密度电阻率法、 假如采纳了上面所说的几种三电位电极系的方法,那么视参数就会如式 2-3,2-4,2-5所示, 由于我们所布设的测线的长度是有
17、限的,也就意味着这条长度的测线上的测点数是有限的固定个数,所以当探测的极距逐步扩大时, 对于不同探测深度的测点数也将会逐步的削减;解决的方法就是对整个排列增加无穷远的探测极距, 从而使一般的电极排列变化为联合三级测深的探测方式,这时的视电阻率参数也相应的变为式2-8,2-92-82-9因此三电位电阻率法有可以推出视比值参数如下式2-102-10这个公式中和分别代表着同一个剖面的上下相邻的两点的视电阻率的值;2.4 不同的装置类型这次进行野外数据采集用的仪器是E60D型电法仪,这种新型的电法仪可以进行高密度电阻率法数据采集的很多的装置类型的采集,比方二级装置, 单变三级装置,温纳装置,偶极装置,
18、和斯龙贝格装置的数据采集工作;这些不同的装置类型各有各的特点, 各个方法所适应的环境和探测的成效各有各的侧重点, 当然每一种装置的限制条件也是不同的, 所以我们应当依据实际工作中的需求, 实际探测场地的地电条件的限制或者勘测环境的限制, 来挑选合理的装置类型, 或者可以几个装置联合使用使探测的精度更加高; 本次实习采纳的装置类型有温纳10装置 ,这个装置包括了三种装置类型,分别是Alpha ,Beta和 Gamma偶, 极装置,斯龙贝格装置;温纳装置 Alpha的装置结构如以下图 2-1 所示图 2-1这个装置的电极布设规律是 A,M,N,B 在这 4 个电极中 A,B 电极是供电电极, M,
19、N 电极是测量电极 装置系数 K=2na,这里的 a 代表的电极之间的间距, n 代表的是隔离系数, 当隔离系数逐步增大, 这 4 个电极之间的距离相应的增大; 装置中 AM=MN=NB=na温纳装置 Beta的装置结构如以下图 2-2 所示图 2-2这个装置中,装置的装置系数 K=6na,这里的 a 代表的是电极之间的距离, n 代表的是隔离系数,在这个装置中BA=AM=MN=na温纳装置 Gamma 的装置结构如以下图 2-3 所示图 2-3这个装置中四个电极的布置是依据A,M,B,N 来布置的这 4 个电极中 A,B 电极是供电电极, M,N 电极是测量电极装置系数K=3na,a 代表的
20、仍是电极之间的距离, n 代表的仍是间隔系数,当间隔系数逐步增大,这4 个电极之间的距离也依次增大; AM=MB=NB=na偶极装置的装置结构如以下图 2-4 所示图 2-4在偶极装置中 4 个电极是按着 A,B,M,N 的次序布设的 4 个电极中 A,B 电极是供电电极, M,N 电极是测量电极装置系数 K=nan+1n+2,这里的 a 代表的是电极之间的距离, n 代表的是隔离系数,当间隔系数逐步增大,这 4 个电极之间的距离也依次增大; AB=MB=a斯龙贝格装置的装置结构如以下图 2-5 所示图 2-5在斯龙贝格装置中电极的布设是依据A,M,M,B 的次序来布设的装置系数K=ann+1
21、 ,这里的 a 代表的是电极之间的距离, n 代表的是隔离系数, 4 个电极中 M,N电极是固定不动的,而 A,B 电极的移动就要依据间隔系数 n 的变化,当 n 从小渐渐变大时, AB 也开头依据肯定的距离依次移动,当移动完一个排列后, 再将 MN向前移动一个电极的距离,再次重复上面的过程;MN=a, AM=NB=n;a第 3 章高密度电法的资料采集第 3 章高密度电法的资料采集3.1侧区的挑选和测网的布设3.1.1测区的挑选本次高密度电阻率法测量的工区位于中国石油高校华东校医院旁的实习场地上,从卫星图 3-1上可以看出整个实习场地出现长方形,实习场地的北边贴近长江路,南边是校医院,东边毗邻
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