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电测深电路图

发布时间:2021-11-09 05:33:20

A. 电测深法

在我国,用电测深法划分咸淡水界线较普遍,效果也较显著。下面以河南鄢陵咸水区的工作成果加以说明。

图3-3-2 广东皇岗地区物探推断咸淡水分界线平面图

(据广东物探队,1986)

1—物探推断咸淡水界线;2—ps等值线(Ω·m);3—钻孔及编号;Qαpl—冲洪积层;Q mc—海陆交互堆积层;Qm—海积层;Pz1—片状石英岩、石英云母片岩;

—黑云母花岗岩

为配合农田供水勘探,电测深工作目的是查明该区咸水的空间分布。电测深工作测网密度为2km×1km,局部地段为1km×1km。最大供电电极距AB/2=500m。

该区为华北平原的一部分,第四纪地层主要为亚粘土、亚砂土、砂层。地下水受大气降水和地表水的补给,地下水埋深3~11.5m,地下水位自北西向南东逐渐变浅。地下水矿化度一般小于3g/L。

测区电测深曲线类型以KH、QH、H、K、Q 型为主。电测深曲线类型见图3-3-3。各类型曲线的特征如下。

1.KH型和K型曲线

曲线上部多为亚粘土、亚砂土的反映;中部为砂层的反映;下部为粘性土或地下水矿化度增高的反映。此类型曲线的分布占全测区面积的3/4,为浅部含淡水层的主要分布区(图3-3-4)。

2.QH型和Q型曲线

在图3-3-4中,呈南北向条带状分布。曲线上部为亚砂土的反映,中部多为亚粘土、亚粘土夹薄层砂的反映,下部的低电阻率段反映了粘性土或地下水矿化度的增大。此类型曲线的分布,反映了区内浅部弱含淡水层的分布。

图3-3-3 电测深曲线类型图

(据张占昌,1987)

图3-3-4 电测深曲线类型分布图

(据张占昌,1987)

1—钻孔;2—曲线类型

3.H 型曲线

呈斑块状分布在测区中部和东南部。此类型曲线分布区可视为无水或咸水埋藏较浅的地段;曲线下部的高阻段反映了岩性的变化或地下水矿化度的降低。

由上述电测深曲线特征的分析可知,曲线下部反映了高矿化咸水层位的存在。因此,可用电测深曲线下部特征和ρS-c相关曲线划分咸水层的空间分布。视电阻率(ρS)与相应探测深度上的矿化度(c)的相关曲线是用该区的井旁测深、电测井资料和浅井的水样化验结果作出的(图3-3-5)。

从相关曲线上可看出,当ρS值为7~8.4Ω·m时,地下水矿化度为2~3g/L,当ρS为7~6Ω·m时,矿化度为3~4g/L,当ρS小于6Ω·m时,矿化度大于4g/L。若以矿化度2g/L为咸淡水划分的尺度,则划分咸淡水的视电阻率尺度为8.4Ω·m。用这个视电阻率尺度可对电测深曲线解释的咸水层的矿化度作判别,从而划出咸水层的分布范围和矿化度的分布,见图3-3-6。由图可看出,咸水由西向东呈扇形分布,其矿化度一般为2~3g/L,局部地段矿化度大于4g/L。

为表示咸水体的空间分布,可用电测深曲线定量解释咸水层的结果绘制咸水层顶、底板等深图。由图3-3-7可见,咸水层顶板埋深在测区西部和东北部较大,如在只乐、马栏一带,在中部和东南部较浅,最浅在10m以内。咸水层底板(图3-3-8)埋深一般为200m左右,测区西部和北部较深,最深达300m,南部较浅,最浅为100m左右。

经钻探验证,用电测深法所确定的咸水层顶、底板埋深与钻探结果基本吻合(表3-3-2)[16]

图3-3-5 视电阻率(ρS)与相应探测深度上的矿化度(c)的相关曲线图

(据张占昌,1987)

图3-3-6 电测深法咸水层分布图

(据张占昌,1987)

1—钻孔;2—矿化度;3—咸淡水分界线

图3-3-7 咸水层顶板等深线图

(据张占昌,1987)

1—钻孔;2—咸淡水分界线;3—顶板等深线

图3-3-8 咸水层底板等深线图

(据张占昌,1987)

1—钻孔;2—咸淡水分界线;3—底板等深线

表3-3-2 用电测深法确定的咸水层顶、底板埋深与钻探结果对照表

B. 电测深法应用实例

(一)在水文地质工作中的应用

1.在平原区第四系水资源调查中的应用

平原区第四系沉积物一般由黏土、亚黏土、砂土、亚砂土以及砂砾石组成,其中砂层和砾石层透水性较好,赋存着丰富的地表水和大气降水,是第四纪沉积层中主要含水层,由于它和围岩间有明显电性差异,所以为开展电测深工作提供了地球物理前提。

图1-33是北西—东南向横切成都平原的物探、地质综合剖面图。由图可见,平原区内电测深曲线类型主要是KQ型,在ρS断面图的上部,ρS为20~80Ω·m,反映了砂质黏土及黏土的分布;在断面图中部,ρS为150~300Ω·m,等值线呈闭合状,异常反映了高阻的砂、砾层,为本区主要的含水层;在断面图的底部,ρS在100Ω·m以下,主要反映了基底的电性。断面图中ρS曲线分布密集或有明显扭曲的部位可能反映了隐伏断裂的存在。在成都以东,电测深曲线类型由K及KQ型变成H型,ρS断面上出现高阻闭合圈,说明成都以东没有砂、砾石含水层存在。

图1-33 横穿成都平原物探、地质综合剖面图

1—钻探见到的

图1-34 电测深法探测古河道工作成果图

2.用电测深法探测古河道

古河道是过去的河流变迁后遗留下来的古道,其堆积物多为颗粒较大的砂砾石或中细砂层,经常含有丰富的地下水。由于古河道中充填的砂、砾石层为高阻,其两侧的砂、黏土层为低阻,所以在古河道上电测深曲线为明显的K型曲线,曲线中段的高阻异常是高阻砂砾石层的反映;在古河道的两侧,ρS曲线多呈平直的低值曲线,它是电性均匀的黏土层的反映。

图1-34是云南某地用电测深法寻找古河道的工作结果。该区古河道分布在湖积黏土地段。在古河道正上方,电测深曲线为明显的K型曲线,在古河道两侧曲线平直,说明岩层均匀。由等值线断面图可见,高阻异常(ρS为20~35Ω·m)反映了古河道中的砂、砾石层。图1-34(b)是电极距AB/2=15m时的ρS等值线平面图,图中高阻异常大致反映了古河道的平面分布。

(二)在工程地质工作中的应用

图1-35是某水利工程建设中应用电测深法探测水下岩层分布的成果图。电测深观测在水上进行,由于水浅,最大极距为150m。图1-35(a)上等值线断面图的低阻封闭圈反映该处水下存在低阻的含泥质条带灰岩和页岩互层。这种岩石质地松散,不适于作为工程基底。为了解其分布,在低阻中心处做了四个不同方位的环形电测深,图1-35(b)为所取得的ρS极形图,图中AB/2为20m和40m的曲线明确指示出低阻带延伸方向,为极形图的短轴方向,从而为选择坝址提供了宝贵资料。

图1-35 某水利工程区电测深成果图

(a)视电阻率等值断面图;(b)环形电测深极形图(1cm=100Ω·m)

1—粗晶灰岩;2—泥质灰岩;3—砂质灰岩

(三)在地热勘查中的应用

西藏羊八井地热田是我国著名的高温地热田。多年来,在查明热田的地热地质条件、热储层的分布和地下高温热流体的运动方向等问题方面,物、化探工作起了重要作用。在羊八井的地热勘查中,首先投入了面积性的电测深工作,电测深曲线类型以QHA型为主,有明显的极小值。图1-36给出了西藏羊八井地热田电测深曲线极小值等值线图及推断构造图。

根据电测深资料及地热显示,确定以30Ω·m等值线圈定热田的边界。经钻探验证,在所圈定的范围内,均见到温度、压力较高的热蒸气,最高的 13号孔中,热蒸气温度达171℃,井压力为4~5kPa。图中也表示了由联合剖面法所推断的热田断裂的分布情况,由图可见,断裂构造和电测深极值点等值线的密集区有很好的对应关系。热田中心位于北西向张性断裂与北东东向弧形扭性断裂的交汇处。

图1-36 西藏羊八井地热田电测深极小值等值线图及推断构造图

1—极小值等值线;2—温泉;3—钻孔;4—联合剖面法推断断裂

C. 激电测深法

3.3.4.1 方法简介

3.3.4.1.1 基本原理

当供电电极向地下供电时,供电电流不变,测量电极之间的电位差随时间增长会趋于某一饱和值,断电后,在测量电极之间仍然存在着随时间减小的电位差,并逐步衰减趋近于零,这种现象称为“激发极化效应”[4]。激电测深法就是以岩石、矿石、地下水激发极化效应的差异为基础,用人工地下直流电流激发,以电测深装置形式,接收、研究地下横、纵向激发极化效应的变化,以查明矿产资源和有关水文地质问题的方法。

金属矿石、石墨等电子导体,地下水、岩石等离子导体,具有各不相同的激发极化性质和特点,观察它们的激发极化效应便能达到勘查这些目标并且区分它们的目的。通常金属硫化物等电子导体,石墨、含碳质的岩石,具有比非电子导体和其他岩石高得多的二次电位,具有更加强烈的激发极化效应。实验表明,激发条件相同时,石墨的充放电过程比其他电子导体更加迟缓,颗粒大的岩石充放电速度比颗粒小的慢,为衰减时法找水提供了物理基础。如饱含水分的粘土就没有强的激发极化效应,而充水的古河道、岩溶溶洞水、砂岩裂隙水和充水的断层破碎带等含水层,都有较明显的激发极化效应。因此激电寻找地下水就是利用含水岩石在人工电流场作用下产生的激电效应及其时间特性,该方法受地形影响小,所以最适用于山区找水。

我国是世界上利用激电法找水用户最多、效果最好的国家,在援助索马里的找水工作中,激电测深法发挥了重要作用,在城市供水方面准确率为100%,在条件非常复杂的牧区,成井率也在70%以上。近年来我国在非洲许多国家找水的队伍,利用激电测深法找水取得了令人满意的效果。

3.3.4.1.2 应用范围及适用条件

主要用于区分含碳质岩层与水引起的异常,寻找地下水,划分富水地段。确定地下水位埋深,与视电阻率法配合,可圈定岩溶、断层破碎带的分布范围及埋深。

要求勘查对象与围岩具有明显的极化效应差异,没有工业游散电流及地下管线的干扰影响,接地条件良好,激发源有较大的供电电流。

3.3.4.1.3 工作布置原则与观测方法

测线应尽量垂直于勘查对象的走向,使供电线(AB)与测量线(MN)相互分开,测量电极使用不极化电极。

视电阻率法中采用的装置均可用于激电测深法中,在找水工作中最常用的是对称四极测深装置。

3.3.4.1.4 资料整理及成果解释

检查验收合格的原始观测资料,编绘系列基础图件:电测深曲线图(册)、剖面平面图、等值线平面图、推断成果图等。

成果解释遵循从已知到未知、从易到难、反复实践、反复认识的原则,综合分析、研究测区多种参数曲线特征,正确划分异常并判断异常可靠性,确定异常位置及深度,结合水文地质条件,分析引起异常的地质因素。

3.3.4.2 试验情况

激电测深方法试验布置在大衣村、万亩果园、三家村3个实验区,共7个点。使用WDJD-1型和DZD-3型多功能数字直流激电仪,采用对称四极装置,最大极距AB=1000m,供电时间5~10s。

观测参数视极化率MS、半衰时St、衰减度D,计算参数有视电阻率ρS、激发比J、相对衰减时SR、Z参数。

3.3.4.3 主要成果

试验结果,泸西岩溶盆地下游的三家村激电测深曲线与上游的万亩果园、大衣村激电测深曲线有着较大差异。下游三家村激电测深曲线除相对衰减时(SR)曲线呈下降趋势外,其他参数曲线呈上升趋势(图3-11)。而上游万亩果园、大衣村激电测深曲线除相对衰减时(SR)曲线呈下降趋势、视电阻率(ρS)曲线呈上升趋势外,其他参数曲线为近一水平的锯齿状跳跃曲线(图3-12、图3-13)。盆地下游三家村视电阻率(ρS)变化范围20~350Ω·m,视极化率(MS)变化范围0.2%~3.0%,总体表现为低阻高极化特征。盆地中部万亩果园视电阻率(ρS)变化范围35~850Ω·m,视极化率变化范围0.3%~1.1%(删除孤立的跳点),为中高视电阻率、中低视极化率特征。盆地上游大衣村视电阻率(ρS)变化范围75~1400Ω·m,视极化率变化范围0.51%~0.95%,为高阻低极化特征。

图3-11 泸西小江流域三家村102/2点电测深曲线及钻井剖面图

图3-12 泸西小江流域万亩果园90/10点电测深曲线及钻井剖面图

三家村电测深曲线对应岩溶含水层段视极化率(MS)、半衰时(St)、激发比(J)、Z参数存在明显异常,如三家村102/2点深约100m岩溶裂隙发育段,MS大于2.6%,St大于1200ms,J大于1%,Z大于4000ms;而浅部10~20m岩溶发育段,SR、D、St出现局部相对高异常。由于J、Z都是由极化率导出的参数,对高极化异常起到了突出和放大的作用。相对衰减时(SR)参数是突出低阻含水层的弱半衰时(St)异常,因此,对视电阻率(ρS)曲线为A型的地区,深部岩溶含水层电阻率值较高,因而相对衰减时(SR)异常较弱;而对浅部电阻率较低的含水层,相对衰减时(SR)异常反映明显,如三家村浅部4m、9m的粘土层低ρS异常地段,出现明显的SR异常,反映了粘土层中局部赋水段。

万亩果园与大衣村电测深曲线对应岩溶含水层段,视极化率(MS)无明显的异常,但相对于岩溶裂隙发育的含水段,半衰时(St)、激发比(J)、衰减度(D)、Z参数均有局部的相对高异常显示,如万亩果园90/10点及大衣村90/9点深150m附近的岩溶裂隙含水层,同时出现St、J、D、Z局部异常。

图3-13 泸西小江流域大衣村90/9点电测深曲线及钻井剖面图

根据三家村、大衣村相对衰减时(SR)测深曲线,可看出在地下水位附近均出现了低值突变点。

3.3.4.4 结论

经3个钻孔的验证,泸西岩溶盆地下游总体反映为低阻高极化特征,视电阻率 ρS测深曲线的缓倾段,视极化率 MS大于2%,半衰时 St大于1000ms,激发比 J 大于1%,参数Z大于4000ms的测深曲线段为岩溶含水层的反映。盆地上游反映为高阻低极化特征,岩溶含水层视电阻率 ρS测深曲线同样表现为小角度的上升曲线,半衰时(St)、激发比(J)、衰减度(D)、参数Z测深曲线同时出现相对高的局部异常。

D. 电测深法电极装置及结果图示

(一)装置特点

图1-42是对称四极电测深的装置形式,它与对称四极剖面法的装置形式完全相同,因此其视电阻率及装置系数的表达式亦是一致的,即

电法勘探技术

但是,由于电测深法是在同一测点上每增大一次AB就计算一个K值,因此它的K值是变化的,这又与对称四极剖面法K为恒值的情况有所不同。

(二)双对数坐标的应用

测深曲线的极距AB/2由小到大成倍增加,小至数米,大至几千米,如果用直角坐标表示,则无法选择作图比例尺,因为比例尺大时,图纸太长;比例尺小时,小极距或浅层电阻率又表现不出来。而对数坐标的特点是:相差倍数相同的任意两数之间距离相等。例如2与4,3与6、1000与2000皆差两倍,每一组数在对数坐标上的距离皆相同,故使用对数坐标,既能把小极距又能把大极距时的ρs变化表现清楚。

图1-42 对称四极测深装置

通常把实测曲线绘在“模数”为6.25cm的双对数坐标纸上,取AB/2为横坐标,ρs为纵坐标,图1-43是缩小了的示意图。对同一断面进行计算获得的理论曲线也绘在相同的双对数坐标纸上,但横坐标取为AB/(2h1),纵坐标取为ρs1。可以看出实测曲线和理论曲线的形状,大小完全一。如果保持两坐标轴平行,当两曲线重合时,理论曲线坐标系ρs1-AB/(2h1)的原点(1,1),将落在实测曲线曲线坐标系ρs-AB/2的(h11)点上。

图1-43 二层曲线双对数坐标的利用

以上特点具有普遍意义,即不论对哪一个多层断面都适合,这是对数函数的性质所决定的,理由如下:

在直角坐标系中,视电阻率测深曲线的一般表达式为

电法勘探技术

在双对数坐标系中则为

电法勘探技术

而理论曲线的绘制皆以h1和ρ1为单位,则一般表达式为

电法勘探技术

绘在双对数坐标系中则为

电法勘探技术

比较公式(1-60)和公式(1-62),可看出理论曲线比实测曲线在纵轴上少了lgρ1,在横轴上少了lgh1。以后将要讲到,利用双对数坐标的这种性质给解释各层的埋藏深度带来很大的方便。

E. 如何用surfer 绘制电测深断面图

这个分两类,一是直接用-AB/2为纵轴(X)、平面坐标或者相对坐标为横轴(Y),电阻率或者极化率作为Z来成图;第二种是转换成深度,通过系数变换或者通过反演等转换城市深度后作为X,Y和Z同上进行成图

F. 电测深法的基本原理

电测深法也可像电剖面法那样使用不同的装置,如三极电测深、对称四极电测深、偶极电测深等,而在实际工作中经常用到的是对称四极测深,其电极装置形式与对称四极剖面法相似。

我们知道勘探深度取决于供电电极距的大小,因此只要在同一测点上采取不断地扩大供电电极距AB的距离,即会达到控制勘探深度的目的,借以了解岩石电阻率随深度的变化情况,这就是电测深法的基本出发点。

下面通过二层电测深曲线说明电测深法的基本原理。

图1-41为二层电性层组成的地电断面,第一层电阻率为ρ1,厚度为h1;第二层电阻率为ρ2,厚度为h2→∞(即第一层以下均为第二层),且有ρ2>ρ1

地面上的O点为测点,将AMNB电极以O点为中心,呈左右对称排列成一直线。当A、B电极供电时测量出M、N两点间电位差ΔUMN及AB回路中电流IAB,并按下式计算视电阻率ρs

电法勘探技术

式中的K值随AB变化而变化,在工作之前应预先算好。然后保持O点不动,仍以O点为中心,分别向左右对称地移动A、B,以便扩大AB间的距离。再测量M、N两点间的电位差及供电电流。这样又可以计算出一个ρs值。如此继续扩大AB,就可以算出对应于每个AB的ρs。如果我们以AB/2为横坐标,以ρs为纵坐标则可绘出图1-41中的电测深曲线。

图1-41 电阻率测深原理图

现在来分析二层地电断面ρs曲线的形成过程。

1)当AB/2≪h1时,因供电电极距很小,由两个电源A、B形成的电场仅能控制一个很浅的范围,而不会超越h1进入第二层介质中。对于厚度为h1的岩层,在AB/2≪h1的条件下,已经构成了一个均匀的无限大的水平岩层。由A、B点电源形成的电流线均匀分布在这一层中,所以这一层的电场即相当于均匀介质中的电

场。因此M、N间的电流密度jMN就是均匀介质中的电流密度j0,即jMN=j0,由于MN电极在ρ1介质中,所以ρMN=ρ1,因此ρs=ρ1

2)当AB/2的距离逐渐增大,电流场的影响范围亦随之扩大,电流向下穿透的深度则要相应的增大。此时不但ρ1介质中有电流通过,而且有一部分电流已经深入到第二层ρ2介质中。因ρ2>ρ1,所以第二层介质对电流起排斥作用,结果使MN间的实际电流密度比不存在ρ2介质时要大,即jMN>j0。所以ρs>ρ1,因此出现ρs曲线随AB/2增大而升高的现象。

3)当AB/2≫h1时,表明供电电极距AB远比h1要大得多,由AB控制的电流深度亦远较h1要大得多,h1与AB控制的电场深度比较仅是薄薄的一层。这时可认为电场均分布在第二层中,则第二层又形成一个均匀介质电场,在均匀介质中视电阻率即等于该层岩石的真电阻率,则有ρs=ρ2

通过上述分析可以看出,改变供电电极距的目的就是改变电场作用的空间范围,从而达到对测点下面不同深度岩层研究的目的。这就是电测深法的物理实质。

G. 复杂条件下的电测深曲线

1.3.4.1 斜触层上的电测深曲线

两种电阻率地层的分界面倾斜时,测深曲线的形状除与μ2及界面倾角a有关外,还与布极方向有关。图1.3.7为μ2=19的斜触层上平行走向布极的ρs曲线,其形状与二层水平断面的ρs曲线相似,不易区分,解释应予以注意。

图1.3.7 斜触层上的电测深曲线

曲线的左渐近线为ρ1,曲线右支与水平层曲线相似。可利用这一点解释h1,但此时求得的h1为测点到倾斜面的垂直距离。曲线右支视电阻率值较界面水平时的电测深曲线右支低得多。当ρ2→∞时,不再有与横轴成45°角的渐近线,而是趋于一有限值。随a角的增大,该有限值变小,这是由于高阻介质排斥电流作用逐渐减弱的结果。

可从电流分布情况分析ρs的右支渐近值。当AB/2→∞时,在计算测点MN处的电流密度时可设d→0,即A点位于两岩层接触面与地面的交线上。以单极A供电而言,设在ρ1与ρ2地层中电流分别为I1和I2,倾斜角为a的地层内,在以r为半径的球面上所对应的面积S等于2ar2,故有

2ar2·j1+2(π-a)·j2=I

式中:j1为ρ1地层中的电流密度;j2为ρ2地层中的电流密度。

在分界面两侧,电场强度切向方向连续j1ρ1=j2ρ2,即流经两种介质中的电流密度与其电阻率成反比,于是可求得

电法勘探

当AB/2→∞时,测点MN处的电流密度将平行地面与界面走向,于是可求得

电法勘探

可见,ρs渐近值与ρ1、ρ2和a有关。因此,如不知道a,便无法从测深曲线确定ρ2值。根据上式可写出

电法勘探

为了确定a角,可沿垂直地层走向的测线上作两个测深点,然后用水平地层定量解释方法求h,这时的h实际等于测深点到分界面的垂线长度,将两个测深点的h连成一条线,即可确定a,之后,由上式便可求出ρ2

理论计算结果表明,对于高阻(ρ2=∞)分界面,当倾角小于20°时,平行于分界面走向布极的电测深曲线可当作水平界面的测深曲线解释,而不会引起很大误差(<20%),且其误差将随ρ21的减小而减小。但与倾角a=0 的水平层状地层的曲线相比,仍有明显差异。

当垂直倾斜界面走向布极时,在ρ2=∞的情况下,曲线尾支将超过45°上升。

1.3.4.2 电测深的旁侧影响

在进行电测深工作时,常会遇到旁侧影响,这里以垂直分界面为例进行讨论。

当存在两种介质的垂直接触面时,在界面的一侧进行电测深工作,必然会受到界面另一侧介质的影响。这时,可以用镜像法计算其电场分布。图1.3.8是布极方向平行接触面的理论曲线。设测深点在介质ρ1中,当AB/2≪D时,界面影响很小。随着极距增大,ρ2的影响也增大。如果ρ2>ρ1,则ρ2排斥电流而使ρs上升;如果ρ2<ρ1,则由于ρ2吸引电流而使ρs下降。这种影响从 AB/2 接近 D 开始,而在 AB/2 >10 D 时,ρs逐渐趋于渐近值,由式(1.3.57)可知,其渐近为

电法勘探

当ρ2=∞,在极距很大时,电流密度较均匀半空间几乎加大一倍,因而ρs的渐近值为2ρ1。而ρ2=0时,在AB/2很大时,电流全部吸入ρ2介质中,使ρs趋于零。

图1.3.8 布极方向平行垂直接触面走向时的ρs理论曲线(圆括号内为μ2值)

图1.3.9是测深点在ρ1中,AB垂直界面时的理论曲线。从AB/2约为0.5 D开始,由于逐渐受ρ2的影响,使ρs偏离ρ1,当AB/2=D时影响最大,达到极大值(ρ2>ρ1)或极小值(ρ2<ρ1)。但当供电电极跨过界面后,随着AB/2的增加,使电流线逐渐垂直于分界面,因而界面对电流分布的影响逐渐减小。当AB/2>10 D时,ρs又逐渐趋于ρ1

对比图1.3.8和图1.3.9可见:当AB/2 <D时,平行界面布极的畸变小于垂直界面布极;但当极距很大时,情况相反,平行界面布极的畸变大得多,特别是当ρ2为低阻时畸变更大。当布极与界面斜交时,曲线形状介于上述两者之间。

图1.3.9 垂直接触面对电测深曲线的影响

(AB垂直接触面,圆括号内为μ2值)

1.3.4.3 岩层非各向同性对电测深曲线的影响

假设岩层水平方向的电阻率为ρt,垂直方向的电阻率为ρn,取直角坐标系的z轴为垂直方向。从式

电法勘探

出发,可得到电位满足的方程为

电法勘探

作坐标变换,令

x′=x,y′=y,z′=λz

显然,电位在(x′,y′,z′)坐标系中满足的方程为拉普拉斯方程

电法勘探

由此可知,非各向同性岩层中电位在(x′,y′,z′)坐标系中的表达式与其在各向同性岩层中电位在(x,y,z)坐标系中的表达式形式完全相同,可以直接利用前面得到的公式计算非各向同性水平地层上的电测深曲线。而如果将非各向同性水平地层上的电测深曲线当作各向同性水平地层解释,得到的各层厚度实际上是其“视”厚度h′,必须将其除以各向异性系数后才能得到地层的真厚度

h=h′/λ (1.3.62)

岩层的非各向同性是普遍存在的。例如,第四系中的沉积层常常是互层的,将第四系沉积层作为一层对待,它就是非各向同性的。如果作电测深曲线解释时忽略非各向同性的影响,得到的深度往往偏深。

1.3.4.4 地形起伏对电测深曲线的影响

在地形切割严重地区进行电测深工作,会引起电测深曲线的严重畸变。在电剖面法一节。已经介绍了地形起伏对电阻率测量结果的影响规律,这些规律也完全适用于电测深。一般说来,电测深的布极方向垂直地形走向对ρs曲线的畸变要比平行地形走向布极严重得多。因此,为减小地形起伏对电测深曲线的影响,应该尽量平行地形走向布极。

在地形切割严重地区进行电测深工作,必须进行地形改正,才能得到正确的解释结果。采用比值法进行地形改正可以削弱地形起伏的影响,采用考虑地形的二维或三维反演技术可以很好地解决地形影响。

对于更为复杂的二维地电断面的测深工作,单点的电测深工作很难达到地质目的。野外工作中,一般采用测深-剖面法,即在一条测线上布置若干个测点,在每个测点上进行电测深工作,这样就能得到地下电性沿剖面和深度变化情况。在三维地质条件下,就要进行面积性的测深工作了。

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