Способ электрозондирования Советский патент 1989 года по МПК G01V3/04 

Изобретение.относится к геофизике и может быть использовано при проведении поисковых, изыскательских и картировочных геологических и инженерно-геологических работ на поверхности земли в районах с горизонтальными ИЛИ наклонными геоэлектричес- кими границами, в том числе осложненными вертикальными и.пи крутопадающими

неоднородностями типа жил, даек, контактов, сбросов ИЛИ надвиговJ а так- же при проведении работ в замкнутых объемах горных выработок, с использованием постоянного ИЛИ переменного тока и вызванной поляризации.

Целью изобретения является расширение области применения и увеличение точности способа.

Г.

Принципиальная основа реализации данного способа заключена в том, что в любом, в том числе асимметричном, потенциальном электрическом поле, возбужденном дипольным источником искусственного происхождения на поверхности земли, существует геометричес - кое место точек, в которых разность электрических потенциалов от равно- заряженного неподвижного диполя равны нулю. По принципу взаимности, из- вестному в электроразведке, заряд, перемещенный в эти точки, окаяыва- ет равнопотенциальное электрическое воздействие на электроды этого неподвижного диполя. Критериями, использование которых дает возможность установить наличие геометрического места точек нулевой разности электричес- ких потенциалов от электродов неподвижного диполя,являются:

1. Наличие максимального и минимального значения разности электрических потенциалов на кривой dU, полученной при перемещении дополнитель ного электрода вдоль линии, параллельной приемной линии;

. Наличие точки перегиба - точки максимального градиента разности , электрических потенциалов на кривой dU;

3.Наличие асиьттотической прямой к которой приближаются левая и правая ветви кривой ли, и ордината которой равна нулю, если неподвижный электрод вспомогательного диполя установлен

в точку, расположенную на нулевой эквипотенциальной линии, и не равна нулю, если неподвижный электрод не лежит на нулевой эквипотенциальной линии;

4,Среднее значение разности электрических потенциалов, из максимального и минимального

4 и М ч КС +

2

ли,

значений находится в точке максимального градиента. При этом абсцисса среднего значения () является абсциссой средней из абсцисс максимального и минимального значений раз, X ЛА01КС -X мм ч

ности потенциалов (Хс, J)

Для случаев горизонтально-слоистой среды с тремя слоями, наклонно-слоистой среды и некоторых других, где применение математического,анализа

громоздко и затруднительно, изучение проведения графика разности электрических потенциалов основано на данных физического моделирования.

На основании критериев разработаны следующие практические рекомендации по исследованию графика с целью нахождения точки размещения второго питающего электрода, в которой он не оказьшает электрического влияния на приемную линию:

проводятся касательные параллельные оси X кточкам максимальной и минимальной измеренной разности потенциалов;

проводится касательная С-С в точке максимального градиента dU;

вычисляется среднее значение разности потенциалов

ли,

и/иин ср

Q

0

5

0

5

пересечение касательной С-С с линией среднего значения разности потенциалов однозначно дает точку максимального градиента, т.«, точку нулевого электрического влияния на неподвижный диполь, в которую помещают второй электрод подвижного диполя.

Помещение второго питающего электрода подвижного диполя в точку максимального градиента с учетом критериев 1-4 аналогично удалению этого электрода на бесконечно большое расстояние, на котором электрическое влияние второго электрода на приемную линию менее ощутимо.

Такая точка размещения второго питающего электрода может быть выбрана на любом удалении от приемной линии, В тех случаях, когда аномальные геологические или тектонические факторы искажают график разности электрических потенциалов и к нему не могут быть применены выбранные критерии оценки для выбора точки заземления |Бторого электрода, вспомогательную линию переносят на другую.прямую параллельную приемной линии, где это влияние менее ощутимо и цикл работ по выбору точки нулевой разности электрических потенциалов повторяют. Практическая работа осуществляется, например, следующим образом,

Для выбора точки размещения второго питающего электрода, первоначаль

515

но, из него и дополнительного электрда образуют вспомогательную линию, кторую размещают на прямой, параллельной с приемной линией таким об4)аэом, чтобы второй питающий электрод находился на пересечении этой линии и пепендикуляра, проходящего через центр приемной линии, а вспомогательный электрод можно было свободно перемещать влево и вправо от второго электрода.

После этого вспомогательную линию подключают к измерительному устройству, приемную линию подключают к ге нератору тока, включают ток и производят измерение разности потенциалов при постоянном токе 1, которую записывают, последовательно перемещая влево и вправо дополнительный электрод - производят серию измерений разности потенциалов JU и строят график ли/1. На этом графике точко записи является координата дополнительного электрода. Серию измерений останавливают после получения 2-3 замеров после экстремальных значений разности электрических потенциалов. Шаг перемещения дополнительного электрода выбирается с учетом особенностей геологического строения .рельефа местности, факторов техногенного воздействия на результаты измерений и др.

По завершении первого этапа работ и построения графика dU/I с учетом выбранных критериев и рекомендаций находят на графике точку макси- мально1 о градиента и одновременно среднего значения разности потенциалов

ли

ср

, и мин

2

являющуюся единственной точкой этой линии нулевой разности электрических потенциалов и помещают в нее второй электрод питающей линии.

Для уменьщения трудозатрат в качестве измерительной аппаратуры может быть использована многоканальная аппаратура или автоматические многоканальные регистраторы, которые позволяют регистрировать измеряемый сигнал при непрерывном перемещении дополнительного электрода по линии размещения вспомогательной линии и получать непрерывный график разности элек трических потенциалов (Зи,,при посто0

0

5

5

янном по величине токе Т в приемной линци. Выбор размещения второго питающего электрода по результатам непре- рь(вной регистрации разности электрических потенциалов производится по тому же правилу, что и при использовании графика, полученного по ре- эультатам точечной регистрации.

Далее в выбранную точку максимального градиента и одновременно точку средней разности потенциалов помещают второй питающий электрод, подсоединяют первый и второй электроды к генератору, а электроды приемной линии - к измерительному устройству, включают ток и измеряют разность потенциалов на электродах приемной линии, по которым определяют кажущееся удельное электрическое сопротивление на максимальном разносе установки электрического трехэлектродного зондирования.

Затем помещают второй электрод питающей линии на другую линию, параллельную приемной линии, и цикл работ по выбору точки размещения второго электрода повторяют, в указанном вы- ще порядке находят новое значение кажущегося удельного электрического сопротивления о

Когда график разности электрических потенциалов, полученный при использовании приемной линии в качестве питающей и вспомогательной в качестве измерительной линии, искажен какими-либо аномальными отклонениями геологической, инженерной,,топографической или иней другой природы таким образом, что совместное использование выбранных критериев не позволяет точно установить точку равнопотенциаль- ного электрического воздействия на приемную линию дополнительного элек- 5 трода, т.е, определить точку размещения второго питающего электрода невозможно, вспомогательный электрод переносят на другие прямые, параллельный приемной линии диполю, и первый Q этап работ повторяют до тех пор, пока не будет получено два значения кажущихся удельных электрических сопротивлений на максимальном разносе, удовлетворяющих требованиям точности. При равенстве обоих значений кажущихся удельных электрических сопротивлений или при расхождении их на величину разности электрических потенциалов меньшую, чем полевая погреш0

5

0

5

ность метода, проводят первый этап по выбору точки размещения второго питающего электрода, в которой он не оказывает электрического влияния на измеренную разность потенциалов на электродах приемной линии.

После выбора точки размещения второго питающего электрода, где его влияние на измеряемую разность по- тенциалов равно нулю, производят се- рню измерений самого электрозондирования. Размеры и число разносов электрозондирования определяются заданно глубинностью и детальностью 1)асчле- нения геологической структуры разреза.

Серию измерений электрозондирова- ния осуществляют при- ра.зме1цении вто- оого питающего электрода в выбранную точку. На всех разносах питающей линии устраивают заземления и подсоединяют их к электроразведочной аппаратуре все одновременно при использовании многоканальной электроразведоч- ной аппаратуры или при использовани одноканальной аппаратуры производят последовательно присоединение питающих линий к аппаратуре в процессе электрозондирования, чем достигают изменение расстоянй между точками измерений от максимальных значений до минимальных или наоборот.

При использовании в качестве регистратора многоканальной измерительной аппаратуры можно использовать взаимную установку вышеуказанной.

Формула изобретения Способ электрозондирования трех- электродной установкой с расположением второго питающего электрода в окрестности приемной линии с использованием дополнительного электрода и изменением положения вспомогательной линии, образованной дополнительным и вторым питаюпщм электродами при поисках точки нулевого влияния на при

5 O

0

5

0

5

рмную линию, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности способа, вспомогательную линию располагают на прямой, параллельной приемной линии, изменяют положение вспомогательной линии путем ее перемещения или перемещения дополнительного электрода, при этом возбуж,дают электрическое поле, запитывяя приемную.линию током постоянной величины I, измеряют разность потенциалов JU вспомогательной линией и по результатам измерений строят график с ординатой diU/I и абсциссой - координатой второго питающего электрода относительно дополнительного и определяют точку нулевого влияния второго питающего электрода на приемную линию как точку, ордлната которой.равна полусумме экстремумов графика, или как точку максимального градиента графика, помещают в эту точку второй питающий электрод, а первый питающий электрод располагают на максимальном разносе, возбуждают электрическое поле с помощью питающеЛ линии, в которой измеряют силу тока и одновременно разность потенциалов на электродах приемной линии, затем смещают вспомогательную линию на другую прямую, параллельную приемной линии, повторяют все перечисленные операции и сравнивают измеренные разности потенциалов нормированные по току; .при соответствии этих значений требованиям точности выполняют электрическое зондирование на всех разносах, при несоответствии требованиям точности сравниваемых значений отыскивают на других параллельных прямых точки нулевого влияния, поиск продо.пжают до получения сравниваемых значений, удовлетворяющих требованиям, точности, а при наличии нескольких приемных линий цикл работ повторяют дЛя каждой приемной линии.

Изобретение относится к прикладной геофизике, точнее к способам электроразведки с использованием трехэлектродного электрического зондирования. Целью изобретения является расширение области применения и увеличения точности способа. Цель достигается за счет того, что вспомогательную линию, образованную дополнительным и вторым питающим электродами, располагают на прямой, параллельной приемной линии, изменяют положение вспомогательной линии путем ее перемещения или перемещения дополнительного электрода, при этом возбуждают электрическое поле, запитывая приемную линию током J, измеряют вспомогательной линией разность потенциалов ΔU, строят график с ординатой ΔU/J и абсциссой - координатой второго питающего электрода относительно дополнительного, по которому определяют точку нулевого влияния второго питающего электрода на приемную линию, помещают в эту точку второй питающий электрод, а первый питающий электрод располагают на максимальном разносе и проводят зондирование, затем смещают вспомогательную линию на другую прямую, параллельную приемной линии, и повторяют все перечисленные операции, затем сравнивают результаты зондирований

при соответствии этих результатов требованиям точности выполняют электрические зондирования на всех разностях, при несоответствии требованиям точности сравниваемых значений отыскивают на других прямых точки нулевого влияния до получения требуемой точности.