毕设--高密度电法探测及数据处理解释

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理解释学生姓名：xxx学号：xxx专业班级：xxx指导教师：xxxx年x月x日中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）2物探实习场地的高密度电法探测及数据处理解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，而现今普通的物探方法已经难以满足实际工作的需要。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解释并且比较不同测量装置类型对于地下界面的探测效果的不同。关键字：高密度；电极距；装置类型中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）3Geophysicalpracticespaceofhigh-densityelectricaldetectionanddataprocessingandinterpretationAbstractBecauseofthefacetothecurrentengineeringandenvironmentalgeologicalsurveyofthesituationbecomemorecomplicated,butnowordinarygeophysicalmethodshavebeendifficulttomeettheneedsofpracticalwork.Thebasicprinciplesofhighdensityelectricalmethodisusedintheconventionaldirectionofresistivityitispracticallyidentical.Corehighdensityresistivitymethodisactuallycarryingoutfieldmeasurementsoftheelectrodearrayinthemannerlaidoneachmeasuringpoint,thentheuseofcomputerengineeringelectricalmeasuringinstrumenttomeasureandrecorddata.TheinternshipsiteforGeophysicalhighdensityelectricalmeasurementiscarriedoutinthefieldofhigh-densityelectricalmethodofdatacollectionandsurveylinesateverygatheringoftwodifferenttypesofdevices,andthenthecollecteddataprocessingandinterpretationandcomparisonofdifferentmeasuringdevicestypeforthedetectionoftheeffectofthedifferentsubsurface.Keywords：Highdensity;electrodespacing;devicetype中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）4目录第1章引言........................................................1第2章高密度电法的基本原理........................................32.1场所满足的偏微分方程........................................32.2三电位电极系................................................42.3视参数及其计算..............................................52.4不同的装置类型..............................................5第3章高密度电法的资料采集........................................83.1侧区的选择和测网的布设......................................83.1.1测区的选择.............................................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解释.......................................16第6章结论.......................................................26致谢.............................................................27参考文献...........................................................28第1章引言1第1章引言由于这些年来进行勘探的工程和环境情况都变得越来越复杂，普通的物探方法已经基本难以满足实际生产中的需求，因此近年来物探方法中许多工程方面的物探方法得到了飞速的发展，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控制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，这样就可以减少了由于电极布设带来的干扰和故障问题，同时还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十分丰富的地下地质的结构特征信息，而且能够十分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十分丰富；随着现代技术的发展，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，而且还避免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征，将数据导出来后还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，并且最终结果容易解释，施工成本低，勘探效果好等特点。高密度电阻率法的阵列电极排列方式在二十世纪七十年代就有人开始进行研究了，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始的研究阶段中电极的排列方式主要是以下三种：温纳，偶极和微分，后来又由日本人根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控制的仪器并且将这些东西集成到了大规模集成电路上。直到二十世纪九十年代因为电子技术的飞速发展，高密度电阻率法测量的优势才逐渐体现出来并且被越来越多的人所接受，从而使得这种方法第1章引言2得以飞速的发展，电极排列方式从原来的三种电极排列方式发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围和解释的精度都有了长足的进步。上世纪八十年代末，我国地矿部门才刚刚的开始涉足对于高密度电阻率法和这个方法所能应用的范围的研究，最开始时的策略对于国外的技术还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研究后推出了“联合三级测深”这个装置，而且还引进了新的比值参数T，G，从而使得我们对于资料的定性解释的手段变的多元化。而我国的学者罗延钟在这个新装置的基础上又进行了改进，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计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年代初期，长春科技大学成功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，还有程控多度电极转换器这两个部分组成，这个仪器的发明使我国的高密度电阻率法的实用化成度大大提高。在这之后电极的转换开关也从机械式发展到了单片机控制式，而到现在我国的高密度电法仪的电极转换开关已经由原来的单一机械式发展到了现在的电子式，机械式；单片机控制式；电子式；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发明的电法系统，并且该系统处于国际领先水平，这是属于我们国人的骄傲。第2章高密度电法的原理3第2章高密度电法的基本原理2.1场所满足的偏微分方程高密度电阻率法的基础依旧是要测量的岩土的导电性与周围岩石的差异，它还是属于一类电探方法。这种方法主要研究的是在对测量对象施加一定的电场后，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，通过研究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达到解决地质问题的目的。对于简单的求解地电条件的电场分布时，一般采用的方法是解析法。这样测量的电场分布满足以下偏微分方程(2-1)=(x-)))(2-1)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（2-2）[8]0（2-2）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。但是实际上因为坐标系对该方程的限制，普通的解析方法很难计算出地电模型，所以当我们对比较复杂的地电模型的电场分布进行研究时，最主要的方法还是采用不同的数值模拟方法。比如如果对于二维的地电模型进行分析，一般会选用点源二维有限元方法；而当地电模型变成三维时，则改为用面积方程法，有限差分法等方法来求解[9]。原则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，最后根据实际的情况，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非常好的方案了，但是由于每一次测量时都必须有两个无穷远极，为施工带来了很大的限制。所以这种方案其实并不第2章高密度电法的原理4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，这一点对于自动测量带来了极大的困难，所以实际施工时都采用的是三电位电极系。2.2三电位电极系三电位电极系其实就是用一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，偶极和微分为了简单又被称为排列；排列；排列，如果假设点距为x时，三电位的电极距为a=nx（n=1,2,3·····15），这里的n代表的是间隔系数。如果将其中一个测点的4个电极按照一定的规律进行三次组合，这就是三个电极