高密度電法的裝置類型理論基礎(chǔ)1.1高密度電法的基本原理1.1.1基本原理2-D高密度電法勘探一般用20根及以上的點(diǎn)擊共同連接到一條多芯電纜上，通過便攜計(jì)算機(jī)與一臺(tái)電極轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置連接，每次自動(dòng)選擇相關(guān)的4根電極進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)（如圖1）。一般情況，相鄰電極采用的電極距是相同的，多芯電纜連接一個(gè)電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)，采用的觀測(cè)序列、使用的裝置類型和其他采集參數(shù)（如使用的電流）輸入到一個(gè)計(jì)算機(jī)程序可讀取的文本文件中，不同的儀器采用不同的控制文件格式，讀取控制文件后，計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)選擇適合每次觀測(cè)的電極。野外實(shí)地勘探時(shí)，大部分工作是電纜敷設(shè)和插電極，隨后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，勘探大部分時(shí)間花費(fèi)在等待儀器采集數(shù)據(jù)上。要想獲得較好的結(jié)果，數(shù)據(jù)采集應(yīng)該系統(tǒng)，盡可能所有的觀測(cè)方式均要進(jìn)行，這樣將有利于提高視電阻率反演獲得的解釋模型質(zhì)量。圖1高密度電法工作原理為了獲得一張較理想的2-D剖面，探測(cè)的覆蓋面必須是2-D。如圖1的溫納裝置在觀測(cè)過程中先觀測(cè)電極距為“1a”的序列，再觀測(cè)電極距為“2a”的序列，以此類推直至所有可能序列全部觀測(cè)結(jié)束。在此之中，電極1,4分別作為第一根和第二根供電電極，電極2,3分別為第一、第二根電位電極。1.1.2高密度電法的特點(diǎn)本質(zhì)上劃分，高密度電法仍然是直流電阻率法，但在實(shí)地操作中電極的布施更加密集，這也為技術(shù)人員帶來了更多的便利和可能性。相比較于普通電阻率法，高密度電法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）電極一次性布設(shè)完成，降低因電極設(shè)置錯(cuò)誤而引起的故障和干擾，奠定了野外數(shù)據(jù)自動(dòng)快速測(cè)量的基礎(chǔ)；（2）不同類型裝置的電極排列造成的不同掃描測(cè)量，獲得關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的信息也較為豐富[11];（3）野外數(shù)據(jù)采集的半自動(dòng)化或自動(dòng)化加快的采集速度，避免了因手工操作而出現(xiàn)的誤差；（4）野外不方便手繪成圖時(shí)，部分儀器可以對(duì)資料進(jìn)行預(yù)處理并顯示剖面曲線形態(tài)；（5）成本更低、效率更高、信息豐富且勘探能力顯著提高[12]。1.2高密度電法的裝置類型在選用的幾種裝置類型中，偶極裝置本身的電測(cè)深曲線較為復(fù)雜，容易受到地形影響，若選擇較為復(fù)雜的地形，電測(cè)剖面形態(tài)會(huì)變得很難辨別，而四級(jí)裝置（如溫納、施倫貝格）受地形的影響較小，電測(cè)剖面形態(tài)比較好判斷，所以利用高密度電法勘探時(shí)應(yīng)盡量選擇地勢(shì)平坦的地方測(cè)量。在實(shí)地勘測(cè)過程中用到了E60M型電法儀，采用程控方式進(jìn)行采集數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)極（如圖2）。E60M為單通道分布式，可以進(jìn)行各種裝置類型的高密度電阻率勘探方法的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，由于儀器本身配置有高性能的計(jì)算機(jī)，配合相應(yīng)的處理軟件系統(tǒng)，可對(duì)所采集的資料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理[13]。圖2E60M型電法儀溫納裝置A、M、N、B等間距排列，其中AB為供電電極，MN為測(cè)量電極，AM=MN=NB為一個(gè)電極距，跑極方式如圖所示（假設(shè)電極總數(shù)為60）：圖3溫納裝置跑極方式溫納α、β、γ三種裝置的跑極方式都是一樣的，電極間距按照隔離系數(shù)n由小到大等間距增加，A、B、M、N之間的間距均勻拉開，適用于固定斷面掃描測(cè)量，特點(diǎn)是測(cè)量斷面為倒梯形。溫納α裝置（如圖4）：圖4溫納α裝置示意圖隨著電極距的增加，四個(gè)電極之間的距離開始逐漸拉開，始終保持AM=MN=NB。溫納β裝置（如圖5）：圖5溫納β裝置示意圖隨著電極距的增加，四個(gè)電極之間的距離開始逐漸拉開，始終保持BA=AM=MN。溫納γ裝置（如圖6）：圖6溫納γ裝置示意圖AM=MB=BN是最大的電極距，測(cè)量時(shí)四個(gè)電極逐漸向左移動(dòng)，得到第一條測(cè)深線，然后AM、MB、BN整體向右移動(dòng)一個(gè)電極距，四個(gè)電極再逐個(gè)向左移動(dòng)，得到另一條測(cè)深線，依次測(cè)量得到倒梯形斷面。其s表達(dá)式皆為：ρs=K施倫貝格裝置跑極方式如圖所示：圖7施倫貝格裝置跑極方式該裝置測(cè)量時(shí)M、N不動(dòng)，A向左移動(dòng)，B向右移動(dòng)，得到一條滾動(dòng)的掃描測(cè)線，完成后整體向右移動(dòng)得到另一條掃描測(cè)線，依次循環(huán)測(cè)量，得到矩形斷面。其工作示意圖如下：圖8施倫貝格裝置示意圖在此裝置中MN是不動(dòng)的，AB根據(jù)間隔系數(shù)n的變化而變化；當(dāng)n慢慢變大時(shí)候，AB也按照一定距離移動(dòng)，MN=a，AM=NB=na。偶極裝置跑極方式如圖所示：圖9偶極裝置跑極方式偶極裝置同樣適用與固定斷面測(cè)量，測(cè)量時(shí)四個(gè)電極同時(shí)向右移動(dòng)得到第一條剖面線，整體增大一個(gè)電極距之后再次向右