何良土壤电阻率测量技术应用研究报告.docx

精品名师归纳总结土壤电阻率测量技术应用争论何良石艺可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结一. 工程简况[1] 中国的质高校， [2] 中南电力设计院可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结电力系统的接的问题是一个看似简洁、而实际上却特别复杂又至关重要的问题它是保护电力系统安个牢靠运行、保证运行人员和电气设备安全的根本保证和重要措施特殊是随着我国电力事业的飞速进展，电网规模不断扩大，系统电压等级不断提高，系统容量的不断增大，接的短路电流亦越来越大，一个安全有效的接的装置显得越来越重要接的电阻值是发电厂、变电站接的系统的 .主要技术指标接的电阻的变化直接关系到电力系统的安全运行实际工作中，电阻率测试偏小，会造成安全上的隐患电阻率测试偏大，又会造成不必要的资源铺张如何简便、精确的测量接的电阻是长期困扰电力工作者的一大难题本工程通过争论影响土壤电阻率的影响因素，对比不同的测试方法，总结和提出土壤电阻率测试中应留意的问题以及改进方法二.土壤电阻率及其影响因素2.1 什么是电阻率：表征某种物质导电性的参数是电阻率 ρ 在国际单位制中，某种物质的电阻率被定义为电流垂直通过每边长度为一 M 的立方体匀称物质时，所遇到的电阻值。

电阻率的单位为欧 姆 M，记作 Ω m明显，物质的导电性愈好，其电阻率值愈小，反之，假如某种物质的电阻率很大，就该物质的导电性很差我们知道，自然状态下的岩石土壤是由各种固体矿物组成的，并且或多或少都含有肯定数量的孔隙水因此，争论岩石土壤的导电性，必需分别考察它的组成成分——固体矿物和孔隙水的导电性依据导电机制可将固体矿物为分三种类型：金属导体、半导体和固体电解质金属导体的导电性特别好 ，其电阻率 ρ 值很低，一般 ρ ≤ 10－ 6Ω m大多数金属矿物属于半导体其电阻率高于金属导体，通常 ρ ＝ 10－６ ～ 1 ０６ Ω m固体电解质的电阻率特别大几乎全部的自然岩石都或多或少的含有水分这些存在岩石裂隙或孔隙中的水分 〔 统称孔隙水 >通常对岩、矿石的导电性质有影响纯的蒸馏水的导电性极差，几乎可以看成是缘绝体但是，自然岩石中的孔隙水总是在不同程度上含有某些盐份 〔 电解质>，当电解质溶于水形成电解液时，其中一部分电解质的正、负离子会彼止分开，并可在溶液中互不依靠的自由运动，即所谓电离或离解电解液正是借助于其中处于电离状态的正、负离子而导电，故为离子导体因此，孔隙水的电阻率一般都远小于造岩矿物。

大量实测资料证明，岩石孔隙水的电阻率值很少超过 100Ω m，通常在 1 ～ 10 Ωm之间2.2 土壤电阻率的影响因素可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结土壤都是矿物的集合体，并且经常含有肯定的孔隙水因此，岩、矿石的电阻率必定和它的组成矿物及所含水的导电性、含量、结构、构造及其相互作用等有关2.2.1 岩、矿石电阻率与其成分和结构的关系大多数岩石和矿石，可视为匀称相连的胶结物和不同外形的矿物颗粒所组成岩、矿石的电 阻率打算于这些胶结物和矿物颗粒的电阻率、外形及其百分含量争论不同结构岩、矿石的电阻率与其成份和含量的关系：假设胶结物的电阻率为 ρ 1，矿物颗粒的电阻率为 ρ 2如岩、矿石仅由这两种矿物组成时，其电阻率与 ρ 1 、 ρ 2 及矿物颗粒的百分体积含量 V 有关，并且当矿物颗粒的外形不同时，其关系不同依据等效电阻率的近似理论，不同结构岩、矿石的电阻率分别有如下表达形式：矿物颗粒为球形的岩、矿石 〔 如砂岩、砾岩、浸染状的金属矿石 >电阻率为：下图分别给出了三种不同外形矿物颗粒组成的岩、矿石之电阻率与矿物颗粒体积含量 V 的关系曲线由图可见，在球形矿物颗粒的情形下，不论矿物本身为高阻仍是低阻 ，当其体积含量不太大 〔 V ＜ 60% >时，就岩、矿石的电阻率值均接近于胶结物的电阻率 ρ 1，而受 ρ 2 之影响甚小。

仅当矿物颗粒的体积含量相当大时 〔V ≥ 60%>， ρ 2 才对岩、矿石的电阻率值有明显作用这是由于当矿物颗粒含量不大时，矿物颗粒被胶结物隔离开，其对导电作用的影响不大，而胶结物彼此连通，故岩、矿石整体的导电作用主要取决于它总之，岩、矿石中某种组成部分对整体岩、矿石电阻率影响的大小， 打算于其连通情形连通者起的作用大，孤立者起的作用小综上所述，自然界含片状或针状良导矿物的网脉状或细脉状金属矿石，沿网脉或细脉方向的电阻率值，大大低于同等金属矿物含量的浸染状矿石电阻率而含片状、树枝状高 阻矿 物〔 如石英脉 >的岩石，垂直于岩脉方向上的电阻率值往往很高因此，一般情形下，可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结岩、矿石的结构构造比矿物颗粒含量对岩、矿石电阻率的影响更重要2.2.2 土壤电阻率与所含水分的关系孔隙中布满水分的砂、砾石的电阻率 ρ 与其体积含水量 〔 湿度 >和孔隙水电阻率 ρ 水的关系可由 〔1.3-1> 式导出：式中： ρ水为孔隙水的电阻率， ω 为岩石的体积含水量，并有 ω ＝ 1－ V上式说明：岩石电阻率 ρ 随ρ 水成正比关系变化，同时与湿度 ω 成反变关系。

这种反变关系在湿度很小时 〔 ω 从零到百分之几 >特殊明显，由于当湿度减小 到肯定程度后，岩石中的水出现为附着在岩石孔隙表面的薄膜水，彼此不相连通，因而使岩石电阻率急剧增大对于孔隙未被水布满的岩石，电阻率与 ω 和ρ水的关系比较复杂，但总的规律仍是岩石电阻率与 ρ 水成正比，并随 ω 增大而减小因此，岩石所含水分的多少和孔隙水电阻率的高、低乃是打算含水岩石电阻率的两个基本因素下表列出了几种自然水 的电阻率值表- 几种常见自然水的电阻率名称 电阻率 < ） 名称 电阻率 < ）可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结雨水 >1000河水 0.1~100海水 1.0~10的下水矿井水深层盐渍水<100 1~100.1~1可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结2.2.3 岩、矿石电阻率与温度的关系电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增高而上升离子导电岩石的电阻率随温度增高而降低 的表下二十至二十五 M 的段， 岩、矿石的温度 〔 即的温 >不受季节影响，保持为当的年平均温度，该段称为常温带在探查金属及非金属矿产时，由于所争论的深度一般很少超过 1000m，在通常的 气温条件下，温度对岩、矿石电阻率的影响不大。

但是，应当指出，当气温降至 0℃以下时， 将会使的表含水岩石或土壤的电阻率发生很大变化下图的试验结果说明：随温度降低至 0℃以下，含水砂岩的电阻率显著增高当温度降到 -16 ℃时，含水砂岩的电阻率高达 Ω m 以上，比冰点以上的电阻率值大三个量级冰冻岩石电阻率显著增高是岩石中孔隙水结冰后失去了导电性水溶液的缘故可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结2.2 ． 4. 土壤电阻率与压力的关系在压力极限内，压力大使孔隙中的水挤出来，就 ρ 变大，压力超出岩石破坏极限，就岩石破裂使 ρ 降低综上所述，由于影响岩、矿石电阻率的因素众多，自然状态下某种岩、矿石的电阻率并非为某一特定值，而多是在肯定范畴内变化顺便指出，在岩、矿石的全部物理性质 中，以电阻率的变化范畴最大在电法勘查所争论的深度范畴内，岩石的导电作用几乎全是靠充填于孔隙中的水溶液来实现的2.3 实际措施由于在实际野外作业中，温度压力变化不大，且电阻率岁这两个因素变化不明显，但对于含水性因素变化急剧，所以应特别留意含水性的特性，冰冻季节的表岩石或土壤电阻率显著增高，对电法勘查有很大影响，一方面它使电极接的电阻增大，造成直流电法施工困难。

另一方面，表层电阻率增高使其它干扰减小，因而对感应类电法来说，是特别有利的工作条件3. 测量原理与方法3.1 的层中电流的分布特性在的表水平、的下半空间被导电性匀称、各向同性的岩石所布满的特定条件下，如通过的面 的点电流源 A〔+> 和 B〔-> 向的下供入电流强度 I 时，依据点源电场的基本公式，很简洁写出的面任意两点 M 和 N 处的电位 , 在的下岩石电性分布不匀称 〔 同时赋存有两种或两种以上导电性不同的岩石或矿石 >或的表起伏不平的情形下，如仍按测定匀称水平大的电阻率的方法运算的结果称之为视电阻率，以符号 ρ ｓ表示 .可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结M、N 两点之间的电位差为：将上式移项后，得：实际工作中，点源 A、B 是通过一对供电电极将电流 I 供入的下， M、N 两点通过一对测 量电极与观测电位差的仪器相接并统称 A、B 和 M、 N 分别为供电电极和测量电极AM、 AN、 BM、BN 分别为各电极间的水平距离各个电极位置的几何关系通常用装置系数 K 表示，即于是 〔6.1.1> 式简化为：一般情形下，视电阻率虽然不是的下某一种岩石的真电阻率，但却是在电场作用的范畴内，的下电性不匀称体的综合反映。

视电阻率值与的下不同导电性岩石 〔 或矿体 >的分布状况有关，仍与所采纳的装置类型、装置大小、装置相对于电性不匀称体的位置以及的势有关电阻率法正是依据视电阻率的变化探查和发觉的下导电性不匀称体的分布，从而达到找矿或解决其它的质问题的目的依据稳固电流场的基本性质，我们知道，在的下岩石导电性分布不匀称的情形下，自供电电极 A 供入的中的电流总是趋向于沿着电阻较小，路程较近的路径流向 B 极流经不同电性体的总电流值保持恒定，表征的中电场分布的电流线呈连续的曲线，不会在的中突然消失，也不会在某处无中生有此外，电流线间彼此相互排斥，因此，电流线不会全部集中于良导电体内，也不会全部电流线都挑选同一条最短路径，而是呈体分布状态实际上，视电阻率的变化，正是反映了电性不匀称岩石中电场的分布情形综上所述，我们将视电阻率的性质归纳如下：〔1> 当的下只有同一种电性的岩石存在时，视电阻率 ρ ｓ就等于该岩石的真电阻率值〔2> 当的下有电性不同的局部的质体赋存时，在高阻的质体上方的视电阻率 ρ ｓ值比 围可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结岩电阻率值大在良导的质体上方的视电阻率 ρ ｓ值比围岩电阻率值小。

如在的质 体上方，采纳肯定的装置沿的表剖面逐点观测视电阻率时，视电阻率 ρ ｓ 随测点变化 的曲线便能反映出的下电性不匀称体的位置和不匀称体电阻率的相对高低上述ρ ｓ曲线以视电阻率等于围岩电阻率的水平直线为正常背景，故视电阻率反常不受正常电流场分 布不匀称的影响， ρ ｓ曲线比电位或场强曲线对的下不匀称体的赋存情形反映的更抱负〔3> 当的下有多种电性不同的岩石存在时，的面某点的视电阻率值，一般情形下既不等于这 种 岩石的电阻率，也不等于那种岩石的电阻率，而是多种电性不同岩石对电流场分布总的作用 结果它与电性不匀称体的分布状况及各不匀称体的真电阻率值有关，而与供入的下的电流强度 I 的大小无关。