工程物探定义(精)讲课稿.ppt

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1、工程物探定义(精)第八章电法勘探基本知识本节内容介绍：§8-1.1岩土介质的电阻率一、电阻率是表征物质在导电性能方面的基本参量二、自然界岩石之所以能够导电，主要原因：三、层状介质的电阻率四、岩石标本电阻率的测定法：§8-1.2大地电阻率的测定一、关于稳定电流场的基本概念二、稳定电流场的基本规律：1）微分欧姆定律2）克希霍夫定律3）稳定电流场的势场性：4）稳定电流场的基本方程：三、点电源电场：四、大地电阻率的测定五、非均匀介质中的稳定电流场：第八章电法勘探基本知识电阻率法是一种重要的工程物探方法。它是以岩石介质的导电性差异为基础，通过观

2、测和研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律，从而达到找矿或者解决某些工程地质问题的目的。由于地壳中岩石和土层导电性差异的普遍存在，因而使电阻率法在工程地质和环境地质调查中，获得了广泛的应用。为了充分了解这种方法的基本原理，在这里首先较详细的讨论电阻率法的一些基本知识，然后在简单介绍其它各种电法探测方法。§8-1.1岩土介质的电阻率一、岩土介质的电阻率电阻率是表征物质在导电性能方面的基本参量，某种物质的电阻率，实际上就是当电流垂直通过由该物质所组成，边长为1M的立方体时，而呈现的电阻。显然，物质的电阻率值越低，其导电性能就愈好反之，物质

3、的电阻率值越高，物质的导电性能就越差。在电法勘探中，电阻率的单位采用欧姆·米来表示（或记作Ω•m）。电阻率的倒数1/ρ即为导电率γ，它直接表征了岩石的导电性能。我们知道，天然状态下的岩石，具有非常复杂的结构与组分。为了方便，在电法勘探中，可以一级近似的把岩石模型看成是由双相介质组成的，即由矿物骨架（固态相）和孔隙水（液态相）所构成的。因此，不仅不同组分的岩石会有不同的电阻率，而且天然状态下的岩石，也是具有非常复杂的结构与组分。因此，不仅不同组分的岩石会有不同的电阻率，即使是组分相同的岩石，也会由于结构和含水情况的不同，而使其电阻率可以

4、在很大的范围内变化。表中已经给出了一些常见岩石的电阻率，可见，一般情况下，火成岩的电阻率最高，其变化范围大约在：102Ω·m×107Ω·m变质岩的电阻率也较高，其变化范围大体与火成岩类似，只是其中的一部分岩石如泥质板岩、石墨片岩等稍低一些，变化范围大约在:101Ω·m~105Ω·m沉积岩的电阻率最低，然而，由于沉积岩的特殊生成条件，这一类岩石电阻率的变化范围也相当大，砂页岩电阻率较低，而灰岩的电阻率相当高，可达n×107Ω·一般土层结构松散，孔隙度大，且与地下水密切相关，因而它们的电阻率较低，一般为常见岩石的电阻率和变化范围6欧姆/米

5、岩石名称电阻率数值（Ω/m）岩石名称电阻率数值（Ω/m）硬石膏无烟煤板岩肥煤粘土褐煤白云岩玄武岩石灰岩辉长岩砾岩片麻岩砂岩花岗岩泥质页岩辉绿岩常见岩石的电阻率数值表名称ρ(Ω.m)名称ρ(Ω.m)黄土层0~200雨水＞1000粘土1~200河水10~100含水砂卵石层50~500海水0.1~1隔水粘土层5~30潜水＜100几种常见浮土和地表水的电阻率及其变化范围二、影响电阻率变化的因素：（1）自然界岩石之所以能够导电，主要有两种原因：A）岩石内部的电子导电。B）岩石内部的颗粒及孔隙中的水溶液的离子导电和晶体离子导电。一般来说，多数岩石

6、均以液体离子导电为主，特别是那些坚硬的岩石，如没有液态离子导电作用，通常就表现为无穷大的电阻率。（2）影响岩石电阻率的因素：自然状态下，岩石的电阻率除了和组成岩石的矿物质有关系外，还和很多其它的许多方面的因素有关，如岩石的结构、构造、孔隙度、及含水性能等等。由于主要造岩矿物如长石、石英、云母等的电阻率均相当高，因此，一般岩石矿物骨架的电阻率很高。（3）内外动力地质作用可以改变电阻率：由于天然状态下的岩石，在长期的地质历史过程中，受内外动力地质作用，而出现裂隙和裂隙中含水等原因，使得一般岩石的电阻率要低于其所含矿物的电阻率。一般比较致密

7、的岩石，孔隙度较小，所含水分较少，因而电阻率较高；结构比较疏松的岩石，孔隙度较大，所含水分较多，因而电阻率较低。一些孔隙度大而渗透性较强的岩石如砂层砾石层等，其电阻率明显取决于含水条件，当其饱含矿化度较高的地下水时，电阻率只有几个到几十个欧姆米；当其位于潜水面以上含水条件较差时，其电阻率可以高达几百至几千欧姆米。石灰岩的电阻率一般都比较高，但其中若发育有溶洞、溶隙且充填有不同程度的矿化水时，其电阻率会大幅度下降。（4）关于矿化水的影响：水溶液的电阻率与其矿化度有密切的关系。地下水矿化度的变化范围大，淡水的矿化度约为，咸水的矿化度可高达

8、m显然，岩石中的矿化度越高，其电阻率就越低。因此，在岩性变化不大的条件下，有可能在地面或者井中运用电阻率的差异来划分含有咸、淡水的层位。（5）温度的变化：由于温度的变化将引起水溶液中离子活动性的变化，所以岩石中水溶液的电