Question

超高密度电法勘探原理

Answer 1

FlashRes多通道超高密度直流电法勘探反演系统由FlashRes64电法仪、12V到220V升压器、计算机、电缆、电极和相应的反演软件系统构成。

超高密度电法在理论上，相对于高密度电法没有什么本质的变化，同样是通过研究人工施加电场的分布规律来达到解决地质问题的目的。但它是创新的直流电法勘探方法，其主要特点如下:

1）超高密度电法打破了常规电法勘探中数据采集方式的限制，而是采用自由无限制的任何四极组合方式来采集数据，不再分装置方式观测和反演，鉴于其装置广泛，暂称之为“泛装置高密度电阻率成像系统”，其4极泛装置（简称F4装置）的P₁，P₂允许在供电极C₁，C₂点位之外的电极阵列任一点位，C₁，C₂，P₁，P₂电极的次序和间距较任意，不规定必须对称或等间隔，不规定P₁P₂≤C₁C₂，可能允许有F_α，F_β，F_γ，F₄种排列，F_α，F_β，F_γ的对称等间隔特殊情况，就是三电位的α，β，γ装置，所以常用的装置就将4个电极排列成某种特定的位置关系。因此，用该方法可采集到几十倍于常规电法数据采集方式采集不到的数据，例如:同在一个64电极的排列中，常规的数据采集方式仅可采集到1000多个数据，而用超高密度方法，就可采集到6万多个数据，从而提高了信息量。如此多的数据，大大提高了反演结果的准确性和可靠性，避免了在常规数据采集方法中数据采集的片面性（有些偏重于横向分辨率，有些偏重于纵向分辨率等），亦避免了在同一地点采用不同采集方式采集的数据，所产生的反演结果不同的缺点。

2）超高密度电法彻底抛弃了视电阻率的概念。它将所测得的大量数据，利用现代的反演技术直接反演成真电阻率剖面图，此图可直接用于地下岩土分布的分析和解释。

3）超高密度电法的61通道技术效率更高。例如，使用常规高密度电法要测得6万个数据，就需要3个工作日，而使用61道超高密度电法仪器，采集6万多个数据，仅需要一个小时。超高密度电阻率法的数据采集过程全部自动化，程序自动将每个排列的64根电极，分为奇数组32个（1，3，5，…，61，63）和偶数组32个（2，4，6，…，62，64）两组，然后在这两组电极中，各选取一个作为供电电极C₁和C₂，在一次通电过程中，同时测量其他电极相对于某一电极P1的电位差（如图7.1所示），就可得到61个电位差（P₁P₂，P₁P₃，P₁P₄，…，P₁P₆₁，P₁P₆₂）数据。而奇数组32根电极和偶数组32根电极互相配对（即全排列）作供电电极，即作一个排列就有32×32＝1024次供电、断电过程，每次供电可同时采集61个电位差数据，所以，总的数据量应该为32×32×61＝62464个。测量仪按多通道（如61道）方式采集所有的电位差△U，除以C₁C₂极间的供电电流I，获得一系列观测数据（△U/I），然后，依次变更C₁极的点位，C₂极的点位……完成所需范围4极泛装置的观测和大量数据采集工序。

图7.1 超高密度电极分布示意图

图7.2 井孔内电极布设示意图

4）井——地电阻率成像系统是在钻孔中投入一段高密度电缆，布下井中高密度电极阵，在地面布设另一段高密度电极阵，进行井-地之间的一系列供电、测量，反演获得的井-地之间电阻率分布断面数据和成像图件。若在井口地面若干方位布设电极阵，取得多方位井-地电阻率成像图，能更有效分析井地间深部地电异常体问题。

5）在井——井探测勘测时，将两根带有32根电极的电缆，分别放入待测的两个钻孔中（见图7.2），数据采集时仍然按照地表数据采集的方式进行采集，所以，总的数据量仍为62462个。

6）在同一场地，若同时开展地面、井——地、井——井或井——地——井的电阻率法测量，则能形成三维观测系统，应用二维、三维反演软件，获得该场地下立体化电阻率分布图像。