畢設(shè)--高密度電法探測及數(shù)據(jù)處理解釋[教學試題]

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題 目：物探實習場地的高密度電法探測及數(shù)據(jù)處理解釋學生姓名：xxx學 號：xxx專業(yè)班級：xxx指導教師：xxxx年 x月x日教學#類別物探實習場地的高密度電法探測及數(shù)據(jù)處理解釋摘 要由于現(xiàn)在的工程和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的所面對狀況越來越復(fù)雜，而現(xiàn)今普通的物探方法已經(jīng)難以滿足實際工作的需要。高密度電法中所用的基本原理是與傳統(tǒng)的電阻率的方向?qū)嶋H上是相同的。高密度電阻率法的核心其實就是在進行野外測量時將電極以陣列的方式布設(shè)于各個測點上，然后利用微機工程電測儀對數(shù)據(jù)進行測量并記錄。本次物探實習場地的高密度電法測量就是實地進行高密度電法的數(shù)據(jù)采集并且在每道測線采集兩種不同的裝置類

2、型，然后對于采集到的數(shù)據(jù)進行處理和解釋并且比較不同測量裝置類型對于地下界面的探測效果的不同。關(guān)鍵字：高密度；電極距；裝置類型Geophysical 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 more complicated, but

3、 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 is actually carrying out field meas

4、urements 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-density electrical

5、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 density; electrode s

6、pacing; device type教學#類別目 錄第1章 引言1第2章 高密度電法的基本原理32.1 場所滿足的偏微分方程32.2 三電位電極系42.3 視參數(shù)及其計算52.4 不同的裝置類型5第3章 高密度電法的資料采集83.1 側(cè)區(qū)的選擇和測網(wǎng)的布設(shè)83.1.1 測區(qū)的選擇83.1.2 測網(wǎng)的布設(shè)83.2 高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集9第4章 高密度電法資料的處理13第5章 高密度電法資料的解釋16第6章 結(jié)論26致 謝27參考文獻28第1章 引言由于這些年來進行勘探的工程和環(huán)境情況都變得越來越復(fù)雜，普通的物探方法已經(jīng)基本難以滿足實際生產(chǎn)中的需求，因此近年來物探方法中許多工程方面的物探方法

7、得到了飛速的發(fā)展，而高密度電阻率法作為工程物探中淺層地球物理勘查的最主要的方法之一，因此也得到了長足的進步。高密度電阻率法的核心其實就是在進行野外測量時將電極以陣列的方式布設(shè)于各個測點上，然后利用微機工程電測儀對數(shù)據(jù)進行測量并記錄。這種方法的特點是能夠通過一次布線然后通過控制電極進行不同組合的方式從而采集電阻率方法中不同的裝置類型和不同極距的各種參數(shù)，這使得它相比較于常規(guī)的電阻率方法有以下的優(yōu)點：由于電極是一次性布設(shè)完畢的，這樣就可以減少了由于電極布設(shè)帶來的干擾和故障問題，同時還大大提高了數(shù)據(jù)采集的速度；而且高密度電法布設(shè)的測線一般都很長，所以能夠一次進行多種電極排列的掃描測量，因此可以一次性

8、獲得十分豐富的地下地質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征信息，而且能夠十分有效率的一次性進行幾種排列方式的測量，所以獲得的有關(guān)于地質(zhì)地球物理信息的地點斷面十分豐富；隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，對野外的數(shù)據(jù)采集大多都是自動化或者半自動化，不僅速度大大提高，而且還避免了由于人工采集數(shù)據(jù)所帶來的錯誤；現(xiàn)在的采集儀上能夠直接進行預(yù)處理并且能夠直接顯示剖面的特征，將數(shù)據(jù)導出來后還能夠進行自動繪制和打印各種成果圖1-3?？偟膩碚f與傳統(tǒng)的電阻率方法相比較，高密度電阻率法有，施工快，采集的信息豐富，并且最終結(jié)果容易解釋，施工成本低，勘探效果好等特點。高密度電阻率法的陣列電極排列方式在二十世紀七十年代就有人開始進行研究了，英國學者Johans

9、son 博士設(shè)計的電測深系統(tǒng)實際上就是高密度電阻率法的最初模式4,在高密度電阻率法最開始的研究階段中電極的排列方式主要是以下三種：溫納，偶極和微分，后來又由日本人根據(jù)實際需求對這幾種方法進行了補充和完善，在原有的基礎(chǔ)上加上了自動控制的儀器并且將這些東西集成到了大規(guī)模集成電路上。直到二十世紀九十年代因為電子技術(shù)的飛速發(fā)展，高密度電阻率法測量的優(yōu)勢才逐漸體現(xiàn)出來并且被越來越多的人所接受，從而使得這種方法得以飛速的發(fā)展，電極排列方式從原來的三種電極排列方式發(fā)展到了現(xiàn)今的十幾種電級排列方式5，使得高密度電阻率法的效率大大提高并且能夠適用的范圍和解釋的精度都有了長足的進步。上世紀八十年代末，我國地礦部門

10、才剛剛的開始涉足對于高密度電阻率法和這個方法所能應(yīng)用的范圍的研究，最開始時的策略對于國外的技術(shù)還是沿襲了外國的做法，并且以引進外國的先進技術(shù)和先進儀器為主，后來經(jīng)過我國的學者研究后推出了“聯(lián)合三級測深”這個裝置，而且還引進了新的比值參數(shù)T，G ， 從而使得我們對于資料的定性解釋的手段變的多元化。而我國的學者羅延鐘在這個新裝置的基礎(chǔ)上又進行了改進，提出來“雙向三級梯度裝置”（這個裝置的其實就是將正向和反向的三級“梯度裝置”進行組合起來成為新的電極裝置），并且在這個裝置的基礎(chǔ)上又開發(fā)出了一個新的視電阻率的處理和成圖軟件。這個新的軟件是基于”雙向三級梯度裝置“的觀測結(jié)果的，并且用這個結(jié)果可以計算除了

11、電位裝置以外的其它裝置的視電阻率6。隨著時間的推移到了九十年代初期，長春科技大學成功研制出了一個數(shù)據(jù)的自動采集系統(tǒng)，這個系統(tǒng)不僅包括了高密度工程電測儀，還有程控多度電極轉(zhuǎn)換器這兩個部分組成，這個儀器的發(fā)明使我國的高密度電阻率法的實用化成度大大提高。在這之后電極的轉(zhuǎn)換開關(guān)也從機械式發(fā)展到了單片機控制式，而到現(xiàn)在我國的高密度電法儀的電極轉(zhuǎn)換開關(guān)已經(jīng)由原來的單一機械式發(fā)展到了現(xiàn)在的電子式，機械式；單片機控制式；電子式；分布智能式等多種形式7。除此之外多道并行分布式系統(tǒng)的高密度電法系統(tǒng)是屬于我國自己發(fā)明的電法系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)處于國際領(lǐng)先水平，這是屬于我們國人的驕傲。教學#類別第2章 高密度電法的基本原

12、理2.1 場所滿足的偏微分方程高密度電阻率法的基礎(chǔ)依舊是要測量的巖土的導電性與周圍巖石的差異，它還是屬于一類電探方法。這種方法主要研究的是在對測量對象施加一定的電場后，電流在地下的傳導規(guī)律。測量時人為的向地下輸入直流電流，在地表用采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集儀觀測地下的電場分布，通過研究分析采集到的人為的施加電流后電場的分布規(guī)律，從而可以得到地下的地質(zhì)構(gòu)造達到解決地質(zhì)問題的目的。對于簡單的求解地電條件的電場分布時，一般采用的方法是解析法。這樣測量的電場分布滿足以下偏微分方程(2-1)=-I(x-x0)(y-y0)(z-z0) (2-1)這里的是源點的坐標；x ,y, z 是場點坐標。但是當x=y=z=0

13、時，就是相當于不考慮有源場，即只考慮無源空間時，式（2-1）可以變換為拉普拉斯方程（2-2）80 （2-2）方程組（2-2）的求解其實就是用一個場函數(shù)去匹配與該方程所描述的物理過程的因素。但是實際上因為坐標系對該方程的限制，普通的解析方法很難計算出地電模型，所以當我們對比較復(fù)雜的地電模型的電場分布進行研究時，最主要的方法還是采用不同的數(shù)值模擬方法。比如如果對于二維的地電模型進行分析，一般會選用點源二維有限元方法；而當?shù)仉娔Ｐ妥兂扇S時，則改為用面積方程法，有限差分法等方法來求解9。原則上高密度電阻率法測量時的電極排列方式是可以用二級排列的方式的，實際上就是在測量時，僅對其中一個電極供電，然后將

14、其他電極作為檢測電極進行電位檢測，最后根據(jù)實際的情況，將得到的測量結(jié)果抽取變化得到相應(yīng)的需要的電極排列方式，這種方案其實已經(jīng)是一種非常好的方案了，但是由于每一次測量時都必須有兩個無窮遠極，為施工帶來了很大的限制。所以這種方案其實并不是一種很好的能夠?qū)嶋H應(yīng)用的方案。而且當測線趨于無線遠時，對于電位的測量顯示幅度變化比較明顯，因此需要頻繁的更換電源，這一點對于自動測量帶來了極大的困難，所以實際施工時都采用的是三電位電極系。2.2 三電位電極系三電位電極系其實就是用一定的組合方式將溫納，微分和偶極裝置聯(lián)系起來，重新組合形成的一種新的測量系統(tǒng)。這個系統(tǒng)最核心的東西就是電極轉(zhuǎn)換開關(guān)，在實際的應(yīng)用中就是調(diào)

15、整電極轉(zhuǎn)換開關(guān)就可以將幾個電極組合起來形成一種電極排列方式，所以可以只用進行一次測量就可以測量得到由不同電極排列的測量參數(shù)。這三種電極系的組成溫納，偶極和微分為了簡單又被稱為排列；排列；排列，如果假設(shè)點距為x 時，三電位的電極距為a=nx（n=1,2,315），這里的n代表的是間隔系數(shù)。如果將其中一個測點的4個電極按照一定的規(guī)律進行三次組合，這就是三個電極不同的裝置。如果要透徹的了解三電位電極系的測量結(jié)果并且充分的將其利用起來，我們必須要先熟悉三種不同排列的之間的相互關(guān)系，由于前面所說的三電位電極系的概念，可以得到這三個電極排列的視電阻率參數(shù)并且可以知道計算公式如下（2-3）,(2-4) ,(

16、2-5) 分別對應(yīng)三個不同的排列方式。 (2-3) (2-4) (2-5)I 為供電的電流的強度，當I 的值是一定的時間，又滿足下式（2-6） (2-6)將這些公式帶入視電阻率和裝置系數(shù)后又可以得到（2-7） (2-7)2.3 視參數(shù)及其計算高密度電阻率法、如果采用了上面所說的幾種三電位電極系的方法，那么視參數(shù)就會如式（2-3），（2-4），(2-5)所示，因為我們所布設(shè)的測線的長度是有限的，也就意味著這條長度的測線上的測點數(shù)是有限的固定個數(shù)，所以當探測的極距逐漸擴大時，對于不同探測深度的測點數(shù)也將會逐漸的減少。解決的辦法就是對整個排列增加無窮遠的探測極距，從而使普通的電極排列變化為聯(lián)合三級測

17、深的探測方式，這時的視電阻率參數(shù)也相應(yīng)的變?yōu)槭剑?-8）,(2-9) (2-8) (2-9)因此三電位電阻率法有可以推出視比值參數(shù)如下式（2-10） (2-10)這個公式中和分別代表著同一個剖面的上下相鄰的兩點的視電阻率的值。2.4 不同的裝置類型這次進行野外數(shù)據(jù)采集用的儀器是E60D型電法儀，這種新型的電法儀可以進行高密度電阻率法數(shù)據(jù)采集的許多的裝置類型的采集，比如二級裝置，單變?nèi)壯b置，溫納裝置，偶極裝置，和斯龍貝格裝置的數(shù)據(jù)采集工作。這些不同的裝置類型各有各的特點，各個方法所適應(yīng)的環(huán)境和探測的效果各有各的側(cè)重點，當然每一種裝置的限制條件也是不同的，所以我們應(yīng)該根據(jù)實際工作中的需求，實際探

18、測場地的地電條件的限制或者勘測環(huán)境的限制，來選擇合理的裝置類型，或者可以幾個裝置聯(lián)合使用使探測的精度更加高。本次實習采用的裝置類型有溫納裝置10，這個裝置包括了三種裝置類型，分別是Alpha ,Beta和Gamma,偶極裝置，斯龍貝格裝置。溫納裝置（Alpha）的裝置結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示圖2-1這個裝置的電極布設(shè)規(guī)律是A,M,N,B(在這4個電極中A,B電極是供電電極，M,N電極是測量電極)裝置系數(shù)K=2na,這里的a代表的電極之間的間距，n代表的是隔離系數(shù)，當隔離系數(shù)逐漸增大，這4個電極之間的距離相應(yīng)的增大。裝置中AM=MN=NB=na溫納裝置（Beta）的裝置結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示圖2-2這

19、個裝置中，裝置的裝置系數(shù)K=6na，這里的a代表的是電極之間的距離，n代表的是隔離系數(shù)，在這個裝置中BA=AM=MN=na溫納裝置（Gamma）的裝置結(jié)構(gòu)如下圖2-3所示圖2-3這個裝置中四個電極的布置是按照A,M,B,N來布置的（這4個電極中A,B電極是供電電極，M,N電極是測量電極）裝置系數(shù)K=3na，a代表的還是電極之間的距離，n代表的還是間隔系數(shù)，當間隔系數(shù)逐漸增大，這4個電極之間的距離也依次增大。AM=MB=NB=na偶極裝置的裝置結(jié)構(gòu)如下圖2-4所示圖2-4在偶極裝置中4個電極是按著A,B,M,N的順序布設(shè)的（4個電極中A,B電極是供電電極，M,N電極是測量電極裝置系數(shù)K=na(n

20、+1)（n+2），這里的a代表的是電極之間的距離，n代表的是隔離系數(shù)，當間隔系數(shù)逐漸增大，這4個電極之間的距離也依次增大。AB=MB=a斯龍貝格裝置的裝置結(jié)構(gòu)如下圖2-5所示圖2-5在斯龍貝格裝置中電極的布設(shè)是按照A,M,M,B的順序來布設(shè)的裝置系數(shù)K=an(n+1)，這里的a代表的是電極之間的距離，n代表的是隔離系數(shù)，4個電極中M,N電極是固定不動的，而A,B電極的移動則要依據(jù)間隔系數(shù)n的變化，當n從小慢慢變大時，AB也開始按照一定的距離依次移動，當移動完一個排列后，再將MN向前移動一個電極的距離，再次重復(fù)上面的過程。MN=a, AM=NB=na。第3章 高密度電法的資料采集3.1 側(cè)區(qū)的選

21、擇和測網(wǎng)的布設(shè)3.1.1 測區(qū)的選擇本次高密度電阻率法測量的工區(qū)位于中國石油大學（華東）校醫(yī)院旁的實習場地上，從衛(wèi)星圖 3-1上可以看出整個實習場地呈現(xiàn)長方形，實習場地的北邊貼近長江路，南邊是校醫(yī)院，東邊毗鄰體育館，西邊靠近河流。整個實習場地長度約為130米，寬度約為65米。圖3-13.1.2 測網(wǎng)的布設(shè) 在測量整個實習場地的長寬后，根據(jù)高密度點法的測量需求每一道都有64個點極需要排放，所以初步的設(shè)定是南北向的排列用電極距2米排列，而東西向則用電極距1米進行排列這樣基本就能將整個實習場地覆蓋起來，然而實際進行測量時由于場地并不是標準的長方形和實習場地邊上有植被的原因布線進行了適當?shù)恼{(diào)整。最終南

22、北向測線布置了3條每條間距15米，從實習場地的東邊15米處開始，慢慢向西移動每次移動15米；東西向的測線布置了5條，從靠近場地南邊邊緣10米處為第一條測線，慢慢想向北移動每次移動25米。最終形成的測網(wǎng)如圖3-1中藍色線條所示。3.2 高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集本次測量采用的是E60M型電法工作站，這是一種新型的電法儀，這個儀器的數(shù)據(jù)采集和電極控制方式采用的是程控的方式進行的，經(jīng)過該儀器采集的數(shù)據(jù)能將得到的數(shù)據(jù)以圖像的形式直接呈現(xiàn)在屏幕上，可以方便我們監(jiān)控儀器所采集到的資料是否符合要求。同時這個裝置可以自動進行變換各種裝置的高密度電阻率裝置形式的測試。這大大減少了實際的工作量，為了比較各種不同裝置

23、的采集效果，這次測量每一道數(shù)據(jù)采集兩個不同的裝置類型，用以比較不同裝置類型對最終顯示效果影響。這次測量的大線有八條，每條線上的電極有八個電極所以總計有六十四個電極，結(jié)合我們實習場地的大小，最終設(shè)計東西向測線電極距為1米，南北向測線電極距為2米，這樣就能大概的將整個實習場地覆蓋起來，這些設(shè)計好了后接下來就可以進行實際的測量了。由于本次測量需要物品較多，所以是用三輪車拉到實習場地。在測量好測線布設(shè)的位置以后就開始布設(shè)測線，按照設(shè)計好的電極距先將電極按照一定的間距訂到地上，然后依次用皮筋將電極套到大線上，值得注意的是電極要與線上的金屬部分接觸良好，最終布線如圖3-2所示。圖3-2由于我們進行測量時天

24、氣較干燥，為了保證電極與地面接觸良好，我們還對電極進行了澆水，澆水時不僅僅只澆到點極與地面接觸的地方還可以在電極與測線接觸點澆水增大接觸耦合效果，如圖3-3。用以增大了接地部分的耦合，最后接上儀器，并且連上電源，最重要的一點，儀器必須要接地。圖3-3在開始采集數(shù)據(jù)之前，還必須對我們插入的電極和大線之間的連接進行檢查，而這些檢查用儀器就可以進行檢查，分別是接地電阻檢查圖3-4。圖3-4這個檢查主要是用來檢查電極與開關(guān)電纜以及電極和插入電極與周圍巖土的接觸情況的，這個檢查所用的原理其實是測量相鄰電極之間的電阻率值，在測量過程中儀器能夠以動態(tài)的形式顯示測量結(jié)果的好壞，如圖如果顯示為紅色則表示倆電阻之

25、間的接地電阻值比較大，表示兩個電阻之間沒有連接或者與地面接觸不良，這個時候就需要我們檢查到底是什么原因然后排出故障。之后是開關(guān)自檢圖3-5。圖3-5在整個測量過程中，每一個電極開關(guān)是否正常工作關(guān)系到整個測量結(jié)果能否正常出圖，因此在進行測量前應(yīng)該檢查各開關(guān)的是否能正常工作。而這個功能的主要作用就是檢驗各個電極能夠正常工作，要注意的是在進行開關(guān)自檢時必須斷開儀器接地線，否則無法進行自檢工作。和接地電阻一樣，在整個測試過程中，儀器也是以動態(tài)的形式顯示測量結(jié)果的好壞，一旦出現(xiàn)不正常的開關(guān)要進行排除，因為一個電極開關(guān)輸出出現(xiàn)問題或者電纜線的接頭接觸不良可能會導致這條電纜后面的所有電極開關(guān)出現(xiàn)異常。 在系

26、統(tǒng)進行完接地電阻檢查和開關(guān)自檢并且沒有異常出現(xiàn)以后，我們就可以開始進行數(shù)據(jù)的采集，為了比較不同裝置對最后結(jié)果的影響，我們每一道采集兩種裝置的數(shù)據(jù)，在進行數(shù)據(jù)采集時我們也要時刻進行觀察，看是否有異常點出現(xiàn)，有異常點出現(xiàn)的標志是系統(tǒng)測量的圖上出現(xiàn)突變點，一般為紅色塊狀。如果出現(xiàn)了問題我們應(yīng)該停止數(shù)據(jù)采集，在排除故障后才能繼續(xù)采集，而異常點的出現(xiàn)一般不會是一個點，而是呈現(xiàn)一連串的八字行的紅色區(qū)。當一道數(shù)據(jù)采集完成以后我們需要將測線向設(shè)計的下一道線測線移動，這里要注意的是電極插入地上后不容易發(fā)現(xiàn)，所以在移動側(cè)線時我們需要先拔出電極將電極收集好，然后再移動測線，然后開始下一道測線的布設(shè)。在整個測量中我們

27、也遇到了很多的問題，我們首先進行的是東西向的測線，在第一測量時我們發(fā)現(xiàn)在最東邊和最西邊的測量出來的電阻率偏高，經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)是因為貼近植被，這些地方的土壤比較松軟，電極與土壤的耦合效果不是很好，經(jīng)澆水和重新訂電極，對實際的測量的改善不是很大。在進行完一次測量以后進行移動時發(fā)現(xiàn)測量纜線的移動十分不方便。在測量時發(fā)現(xiàn)在表層就出現(xiàn)了異常的突變點，這時我們就照著顯示的圖片上的距離找到出現(xiàn)問題的電極，發(fā)現(xiàn)在訂電極時沒有注意將這個電極訂到了石頭上，導致了異常點的出現(xiàn)，這時我們只需要將電極稍微往旁邊重新訂就行了，而且又一次還因為自己的粗心，在綁電極時并未將電極與纜線的金屬部分接觸，導致了后面測量時不管怎么檢

28、測都有八字形的突變出現(xiàn)，圖形雖然很好看但是這是絕對不行的，所以只有根據(jù)測量圖上出現(xiàn)問題的點去一一檢測排除故障，從這里就能看出工作時的仔細的嚴謹態(tài)度不僅能夠有很好的效果還能大大的提高工作的效率。在進行南北測線時發(fā)現(xiàn)在靠近西邊時實際的場地的長度達不到我們要測量的長度，我們只有將測線向灌木叢中移動，這就導致了最邊上的測點也是測量的電阻率偏高。當然最后測量完畢后，我們還要將儀器，測線收拾好，并且將測量場地上由于有我們帶來的垃圾帶走，要做到有始有終，最后將數(shù)據(jù)從電測儀中導出來，進行后續(xù)的處理。第4章 高密度電法資料的處理對于高密度電阻率法的處理采用的是瑞典開發(fā)的RES2DINV軟件，這個軟件其實是一個計

29、算機的程序，這個程序能夠自動的找到一個數(shù)據(jù)子表面二維電阻率模型從電成像測量中。這個程序能夠兼容任何與Windows 向榮的圖形卡或者打印機，這時因為這個程序是建立在Windows 基礎(chǔ)下的。這個程序的反演部分組成的2-D模型中是使用了許多的正方形模塊。這些模塊的排列是受控于測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點的分配的，程序能自動的產(chǎn)生對于模塊的分配和模塊的大小，這樣做的目的其實是方便確定矩陣的電阻率，并且能夠生成一個將生產(chǎn)和實際測量結(jié)合起來的一個視電阻率擬斷面11。而且這樣產(chǎn)生的模塊數(shù)量就不會超過測量出來的數(shù)量了。但是這些數(shù)據(jù)必須是有一個采集系統(tǒng)采集的，并且當其沿著某一條測線測量時相鄰電極之間的距離是用固定距離進

30、行排列的。RES2DINV軟件使用的反演算法是一種以抑制平滑度最小平方法為基礎(chǔ)的算法，當然這個程序也能使以擬牛頓最優(yōu)化技術(shù)為基礎(chǔ)，并在這個的基礎(chǔ)之上再進行最小平方法算法的一個這樣的新算法，在處理速度上，這種新的算法有著絕對的優(yōu)勢，因為這種算法對于大型的數(shù)據(jù)的計算速度是常規(guī)的最小平方法要快上10倍，而且要求的運行內(nèi)存還比常規(guī)的最小平方法要小一些12。我們在進行處理時首先必須向程序中輸入數(shù)據(jù)，在這一步我就遇到了問題，最開始我認為在數(shù)據(jù)讀入之后就應(yīng)該能直接顯示我們在測量時顯示的測量圖形，但是程序不僅沒有顯示圖形還彈出了一個對話框提示數(shù)據(jù)中有比較高的電阻率，這讓我研究了好半天，最終發(fā)現(xiàn)，這僅僅是一個提

31、示對話框，并不影響我們接下來的處理工作，不過接下來我們應(yīng)該使用“編輯數(shù)據(jù)”這一個選項來檢測我們實際測量得到的數(shù)據(jù)是否有突變點，如果有突變點，那么我們可以通過編輯數(shù)據(jù)中的選項進行突變點的消除工作，像這樣的突變點多半是電極在訂入地上是失敗了，或者是電極訂入地上后由于泥土太干燥了，導致電極與泥土的耦合效果不好，又或者是大地在測量是非常潮濕這樣會導致電纜的短路，所有的這些原因都會導致突變點的存在，而突變點最好的識別辦法就是這個點與相鄰的測量點相比明顯的偏高或者偏低，我們對待這些突變點最好的辦法就是直接將其去除掉，這樣就能使最后的反演結(jié)果不受這些突變點的影響。具體操作辦法是進入突變點編輯界面，如圖4-1

32、 。圖4-1從圖中可以看出這一道的數(shù)據(jù)采集整體還是比較好的，但是兩側(cè)出現(xiàn)了一些突變點，回想測量時的環(huán)境，可以知道這些突變點的出現(xiàn)很有可能是因為電極的布設(shè)接近樹木等東西，這些地方土壤松軟，對電極與地面的耦合產(chǎn)生了不好的影響從而導致了突變點的產(chǎn)生，糾正的辦法是用鼠標左鍵點擊突變點，這樣你就能夠看到入圖中藍色箭頭所示的點變成了紅色，在將所有的突變點標記上后可以按ESC鍵退出保存修改的文件，數(shù)據(jù)經(jīng)修改突變點后變成了入圖4-2所示圖4-2對比這兩張圖發(fā)現(xiàn)兩邊的突變點明顯的消除了數(shù)據(jù)變的明顯的平滑了一些，并且在重新導入數(shù)據(jù)時間程序不會再提示數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了比較大的變化了，說明我們對于突變點的修改還是很成功的，

33、但是值得注意的是如果突變點較多的話經(jīng)過反演得到的剖面會丟失很多的內(nèi)容導致最終不能得到我們想要的解釋結(jié)果。在進行完了數(shù)據(jù)的突變點的修改后我們就可以對數(shù)據(jù)組進行反演了，由于這個軟件是破解版，所以有很多的問題，在進行反演時不能進行其他的操作，不然的話反演出來的圖形會不全或者完全消失下面是其中一道數(shù)據(jù)進行反演后得到的圖如下圖4-3。圖4-3第5章 高密度電法資料的解釋東西向的第一條測線也就是最靠近校醫(yī)院的測線，圖5-1是溫納裝置（Alpha）裝置的解釋成果圖。圖5-2是溫納裝置（Beta）的解釋成果圖。圖5-1圖5-2從圖5-1中可以看，這里裝置電極距為1米公64道電極時測量深度約為10米，整個采集的

34、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)倒梯形，靠近地表能夠得到的數(shù)據(jù)多越靠近下面數(shù)據(jù)越少。從整體來看在地表的顏色整體相比較于下層更深，這表明在地層的電阻率比下層的電阻率高。在兩側(cè)電阻率又明顯比中部電阻率高，這是因為布線是在兩側(cè)的電極布設(shè)的比較靠近兩側(cè)的灌木叢從而測量的數(shù)據(jù)受到了影響，在20米處出現(xiàn)了一個小區(qū)域的高值，經(jīng)現(xiàn)場勘查了發(fā)現(xiàn)是有個水泥墩在這個地方導致了高阻的出現(xiàn)，32米到48米處又有高阻出現(xiàn)，這是由于靠近了投擲鐵餅的聯(lián)系場地可能導致了測量結(jié)果受到了影響出現(xiàn)了高阻，隨著地層往下，電阻率降低整體來說西邊的電阻率相對與東邊電阻率要低些，這可能是西邊比較靠近鐵餅的練習場地，地面相比較東邊壓得更實，所以電阻率才偏低。而且從上

35、往下看可以很明顯的看出電阻率是慢慢減少到最小后又慢慢的增加，到能夠測量的最深層時電阻率又開始明顯增加。將圖5-1和圖5-2進行對比發(fā)現(xiàn)溫納裝置（Beta）裝置在同樣的極距和電極個數(shù)相同時測量深度只有9米，不過這兩個不同裝置測量的電阻率大致上是比較接近的，在出現(xiàn)高阻的地方兩張圖都出現(xiàn)了高阻，但是相對而言溫納裝置（Beta）的圖的高阻部分比溫納裝置（Alpha）的圖高阻部分出現(xiàn)面積大，溫納裝置（Alpha）對地質(zhì)體的垂直分辨效果比溫納裝置（Beta）效果好，但是水平的分辨效果剛好相反，但是相對而言溫納裝置（Alpha）的成圖效果比較好13。 東西向的第二條測線也就是將測線1整體向北方移動25米這次

36、測量的裝置是溫納裝置（Alpha）圖5-3和斯龍貝格裝置圖5-4。圖5-3圖5-4我們所有的測量都是以溫納裝置（Alpha）為基礎(chǔ)的，在這條測線中斯龍貝格是比較裝置，所以我們先看溫納裝置（Alpha）的圖5-3，從這個圖中可以看出64個電極的間距為1 ，能夠測量的深度約為10米，在整個圖中表層電阻還是相對而言偏高，在整個圖的右側(cè)整個電阻率明顯要高一些，原因還是和測線1一樣，這個地方靠近樹木，土壤比較松軟導致了電阻率偏高，在40米附近電阻率有一個比較高的值，現(xiàn)場勘查了沒有什么發(fā)現(xiàn)，猜測是在底下表層有一個比較大的石塊，在整個圖中左側(cè)的電阻率都比較低，在中間有一塊電阻率稍微大一些，而左邊的電阻率都比

37、較高，最大的原因就是受到樹木的影響在整張圖中32米處深度約為5.5米左右和41米處4米左右都有一個電阻率的低值，聯(lián)系到圖5-1中也有這么兩個低阻值，所以推測可能在底下有類似管道之類的東西或者這指示巧合，除了這兩個低阻點，整個地下的電阻率整體還是均勻的并沒有什么異常點。溫納裝置（Alpha）和斯龍貝格裝置比較，在原始圖上可以看到這兩個裝置測量的數(shù)據(jù)差別還是挺大的，經(jīng)過反演后可以看出其實整體上的變化還是基本一致的，但是同樣的電極距和電極數(shù)量斯龍貝格測量的深度只有8米，不過和測線1中一樣斯龍貝格裝置中電阻率的高值范圍較溫納裝置（Alpha）的大，這說明斯龍貝格裝置受淺層地質(zhì)體的影響比納裝置（Alph

38、a）所受影響大，但是斯龍貝格裝置在水平方向上的變化比溫納裝置（Alpha）要靈敏一些，但是總體來說還是納裝置（Alpha）成圖比較好看。東西向的第三條測線就是繼續(xù)將測線往北再移動25米，這次測量的是溫納裝置（Alpha）圖5-5和溫納裝置（Gamma）圖5-6。圖5-5圖5-6和前面的裝置一樣從圖5-5可以看出溫納裝置（Alpha）是采用的電極距為1米共64個電極，這樣測量深度約為10米，從圖中可以看出整體的電阻率呈現(xiàn)的還是比較均勻的，不過兩側(cè)表面的電阻率還是偏高，這還是由于樹木下的土壤比較松軟的原因，中間部分還是能夠很明顯的看出地層的分層情況，在約22米4米深的地方出現(xiàn)了一個相對較高的電阻帶

39、，約38米4.5米深和約50米2米深的地方呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。比較土5-5和圖5-6從整體上來看在電阻率變化的地方變現(xiàn)都一致，但是溫納裝置（Gamma）的表現(xiàn)出來的電阻的差異更加明顯對比較小的地方顯示更加準確，但是感覺垂直方向的分辨率沒有溫納裝置（Alpha）的細致，所以總的來說還是溫納裝置（Alpha）的表現(xiàn)比較好。東西向的第四條測線就是繼續(xù)將測線向北移動25米，這次測量的是溫納裝置（Alpha）圖5-7和偶極裝置圖5-8。圖5-7圖5-8由于不知道什么原因偶極裝置采集的數(shù)據(jù)十分不好，所以這里只是大致看看不做細致比較，從圖5-7中可以看出地表整體電阻比地下的電阻都要偏高，在約50米2米深的地方有一

40、個高阻出現(xiàn)，但是實地勘察后沒有發(fā)現(xiàn)什么，初步估計可能是地表耦合不好導致的下面反應(yīng)異常，左側(cè)電阻明顯較右側(cè)電阻偏低而且左側(cè)整體分層效果較好左側(cè)電阻率慢慢降低到只有10左右又開始有回升的趨勢，將圖5-7和圖5-8大致比較下整體的電阻率趨勢還是很接近的，都是在左下方有電阻率低值，整體右側(cè)電阻率偏高。東西向的最后一條測線也就是繼續(xù)將測線往北移動25米，這次也是測量了兩個裝置類型，但是A 三級裝置測量失敗了，所以只解釋溫納裝置（Alpha）如圖5-9。圖5-9圖5-9整體電阻率好像比前面的圖都高，其實不然這只是色標顯示問題，從圖上看出地表層電阻率還是偏高，而且右側(cè)電阻率還是較左邊而言偏高，在16米3,5

41、米深的地方出現(xiàn)了電阻率的低值，經(jīng)尹老師講解后知道這是學校在我們實習場地專門埋設(shè)的鐵罐，鐵罐導電性好，所以呈現(xiàn)低值。好方便我們認識這個測量方法，看能不能將這識別出來，而在約36米處3米深處有一個電阻率高值，這也是學校埋設(shè)的水泥管，水泥導電性查，所以呈現(xiàn)高值，所以上這次的測量還是比較成功的，主要的兩個目標都能被識別出來。接下來就是南北向的測線了，測線6是靠近體育館處的南北向第一條測線，這次測量的是溫納裝置（Alpha）圖5-10和溫納裝置（Beta）圖5-11。圖5-10 圖5-11圖5-10中可以看出溫納裝置（Alpha）采用的是2米的電極距64個電極，圖中表示的能夠測量的深度達到了21米，這說

42、明電極距的增大能夠擴大探測距離但是相應(yīng)的精細度就沒那么高了，從圖中可以看出70米處3米左右有一個電阻率高值這就是剛才的水泥管，但是顯示的不如圖5-9明顯，在92米處地表層有一個高值，經(jīng)實地勘察后發(fā)先是標槍投擲的跑道的影響，使測量值呈現(xiàn)出了高值，對比圖5-10和5-11可以看到垂直方向的劃分溫納裝置（Alpha）要好一些，而且成圖也要好看一些。南北向的第二條測線就是將測線6向西側(cè)移動15米，這次進行溫納裝置（Alpha）圖5-12和溫納裝置（Gamma）圖5-13。圖5-12圖5-13觀察圖5-12可以看出當電極距為2米時測量的深度能達到21米左右，地表電阻相對于下層的電阻還是較高的，在80米約

43、3.5米深的位置有一個高阻出現(xiàn)，推測是由于接近水泥管埋設(shè)的地方所以有一些影響，在左側(cè)電阻相對于右側(cè)電阻要低些。地下的分層十分明顯，能夠很輕易的看到地層的分層現(xiàn)象，隨著地層慢慢變深電阻顯示越來越高。比較圖5-12和圖5-13整體來看，電阻的變化是一致的，但是溫納裝置（Alpha）的顯示效果明顯比溫納裝置（Gamma）好一些對接近地表的分辨效果好一些，但是深層的顯示感覺溫納裝置（Gamma）的分層效果更好。南北向的第三條測線就是講第7條測線再向西移動15米，這次進行的是溫納裝置（Alpha）圖5-14和斯龍貝格裝置圖5-15。圖5-14圖5-15觀察圖5-14在圖70米處約3.5米深的地方出現(xiàn)電阻

44、的低值，這是因為這個地方是實習場地埋設(shè)鐵罐的地方，鐵導電所以顯示低值，整體來看表層的電阻值還是比下層的電阻高，而且左邊電阻比右邊電阻稍高，在更深層處右側(cè)電阻增加而且地層出現(xiàn)明顯的分層，隨著深度增加電阻升高。比較土5-14和圖5-15可以看出整體顯示電阻的變化這兩個圖比較接近，在鐵罐埋設(shè)的地方都顯示低值，地下地層的分層都比較明顯，但是在地表處斯龍貝格裝置受影響嚴重，所以電阻變化范圍較大。總的來說還是溫納裝置（Alpha）的顯示效果比較好。第6章 結(jié)論這次的物探實習場地的高密度電法的資料的采集處理與解釋讓我學到了許多東西。在這次實習中雖然在進行實地測量之前做了大量的準備，但是在實地操作時還是遇到了

45、許多的難題，讓我深刻體會到了光有書本上的知識是遠遠不夠的，我們必須通過實踐將書本上的知識轉(zhuǎn)化為自己的知識?？偟膩碚f這次測量還是比較成功的最主要的目標體都能夠被識別出來，但是也有許多地方無法解釋，而且在最終的解釋結(jié)果受環(huán)境影響較大，這可能是高密度電法的一個缺點吧，值得改進。高密度電法是在工程物探中的重要方法之一，而且這個方法的技術(shù)也變得越來越成熟，不僅僅數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來越完善越來越智能化，對于資料的處理也越來越能準確的反應(yīng)地下的地質(zhì)構(gòu)造。這個方法的適用范圍也表較廣，例如高密度電法在水源的尋找，管線的探測，準確的劃分地層或者巖溶，對于地質(zhì)災(zāi)害如水庫堤壩的裂縫檢測等方面都能取得較好的應(yīng)用效果14，總的來說高密度電法的應(yīng)用主要有水利水電工程；環(huán)境工程地質(zhì)；工程地質(zhì)勘察；工程質(zhì)量勘察還有考古方向15。雖然高密度電法探測效果好，適用范圍廣，但是任何方法都具有局限性，所以我們不僅要根據(jù)實際需求選擇裝置的類型和選擇合理的電極布設(shè)方式等參數(shù)，而且我們可以將多種物探方法配合起來使用說不定能夠取得意想不