CN107905789A - 一种岩石露头电阻率的测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电法勘探领域，公开了一种岩石露头电阻率的测量装置及方法，其中的测量装置包括：固态导体胶层，与岩石露头接触；微电极系，通过电极固定板固定于所述固态导体胶层的上方，其中，所述微电极系包括多道针状电极，所述针状电极可插入至所述固态导体胶层中；电缆，一端分别与所述针状电极连接；电法勘测仪器，与所述电缆的另一端连接。本发明提供的测量装置可以提高岩石露头电阻率测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电法勘探领域，特别涉及一种岩石露头电阻率的测量装置及方法。
背景技术
电法勘探是是根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质(例如导电性、导磁性、介电性)和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法，在金属矿探测、水资源调查以及工程领域都有着极其广泛的应用。
由于岩石电阻率是矿产勘查、工程勘察中具有重要参考价值的物性参数，且不同的岩石的电阻率存在着较大差异，所以大部分野外电法勘探工作在施工前，都需要对施工地区的岩石电阻率进行初步调查研究。露头法是一种常用的电阻率测定方法。它是通过对天然露头或者人工露头用对称四极等装置进行测定的一种方法。
现有技术中，对于野外露头电阻率测定通常采用小型电极直接在岩石的露头上进行测量。然而，由于大部分岩石硬度都较高，电极很难插入到岩石之中，使得供电电极、测量电极和岩石露头之间的接触不良，因而标本中通过的电流过小，导致测量仪器无法测出电阻率值或测量的结果不准确。
可见，现有技术中存在电阻率测量结果不准确的技术问题。
发明内容
本发明通过提供一种岩石露头电阻率的测量装置及方法，用以解决现有技术中存在电阻率测量结果不准确的技术问题。
为了解决上述问题，本发明第一方面公开了一种岩石露头电阻率的测量装置，所述测量装置包括：
固态导体胶层，与岩石露头接触；
微电极系，通过电极固定板固定于所述固态导体胶层的上方，其中，所述微电极系包括多道针状电极，所述针状电极可插入至所述固态导体胶层中；
电缆，一端分别与所述针状电极连接；
电法勘测仪器，与所述电缆的另一端连接。
进一步的，所述电极固定板包括多个带刻度的电极孔，所述电极孔分别与所述针状电极配合，用于固定所述针状电极。
进一步的，所述电极固定板的上设有旋钮，所述旋钮通过所述固定板的通孔与所述固态导体胶层接触，用于调整所述固态导体胶层的形态。
进一步的，所述旋钮的螺杆上装有弹簧。
进一步的，所述电极固定板的上设有把手。
进一步的，所述电缆为CX30-32芯航空插头电缆。
进一步的，所述旋钮的数量为多个。
进一步的，所述电极孔均匀分布于所述电极固定板的中心线上。
基于同样的发明构思，本发明第二方面公开了一种岩石露头电阻率的测量方法，应用测量装置，所述测量装置包括固态导体胶层、电极固定板、微电极系、电缆和电法勘测仪器，所述方法包括：
将所述固态导体胶层与岩石露头接触；
将所述电缆的一端连接所述微电极系，另一端连接所述电法勘测仪器；
将所述微电极系的针状电极依次穿入至所述电极固定板的电极孔中；
通过所述电法勘测仪器对所述岩石露头的电阻率进行测量。
可选的，上述方法还包括：通过调整所述电极固定板上的旋钮，使所述固态导体胶层与岩石露头紧密接触。
与现有技术相比，本发明提供的岩石露头电阻率的测量装置及方法具有以下优点和有益效果：
本发明的电阻率的测量装置，通过固态导体胶层与出露的岩石露头接触，并通过电极固定板将多个针状电极固定在固态导体胶层的上方，针状电极都可以插入到固态导体胶层中，通过电缆将针状电极与电法测量仪器，从而避免现有技术中电极与岩石接触不良以及接地电阻太大导致的电阻率测量不准确的问题。
进一步的，通过多个带刻度的电极孔的电极固定板固定针状电极，从而可以方便地固定各个针状电极，电极孔上的刻度可以方便测量各电极之间的极距。
进一步的，通过在电极固定板上设置旋钮，可以通过旋钮的旋转，从而调整固态导体胶层的形态，使固态导体胶层与岩石露头更充分地接触。
进一步的，通过在旋钮的螺杆上装有弹簧，可以进一步使得电极固定板的压力向固态导体胶层传导，也可以通过其自身的变形使固态导体胶层与岩石露头更加贴合。通过设置多个旋钮，从而更方便地调节固态导体胶层的形态。
进一步的，通过在电极固定板的中心线上均匀设置电极孔，可以更为方便地固定电极。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图及附图标记作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的岩石露头电阻率的测量装置的结构示意图；
图2为图1中测量装置的电极固定板的结构示意图；
图3为图1中测量装置的旋扭的结构示意图；
图4为固态导体胶层和岩石露头的电阻率剖面示意图；
图5为本发明实施例提供的岩石露头电阻率的测量方法的流程图；
图6为图5中测量方法的电测深曲线。
附图标记说明：1.固态导体胶层 2.微电极系 3.电极固定板 4.旋钮 5.电缆 6.电法勘测仪器 7.供电电极 8.测量电极 9.岩石露头 10.覆盖物
具体实施方式
本发明通过提供一种岩石露头电阻率的测量装置及方法，用以解决现有技术中存在电阻率测量结果不准确的技术问题。
本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
提供一种岩石露头电阻率的测量装置，该测量装置包括：固态导体胶层，与岩石露头接触；微电极系，通过电极固定板固定于所述固态导体胶层的上方，其中，所述微电极系包括多道针状电极，所述针状电极可插入至所述固态导体胶层中；电缆，一端分别与所述针状电极连接；电法勘测仪器，与所述电缆的另一端连接。
上述测量装置，通过固态导体胶层与出露的岩石露头接触，并通过电极固定板将多个针状电极固定在固态导体胶层的上方，针状电极都可以插入到固态导体胶层中，通过电缆将针状电极与电法测量仪器，从而避免现有技术中电极与岩石接触不良以及接地电阻太大导致的电阻率测量不准确的问题。
为了更好地理解本申请的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
请参见图1，本发明实施例提供了一种岩石露头电阻率的测量装置，所述测量装置包括：固态导体胶层1、微电极系2，电极固定板3，旋扭4，电缆5和电法勘测仪器6，其中，固态导体胶层1与岩石露头9接触；微电极系2通过电极固定板3固定于所述固态导体胶层1的上方，且微电极系2包括多道针状电极，针状电极可插入至所述固态导体胶层1中；电缆5的一端分别与所述针状电极连接，另一端与电法勘测仪器6连接。
具体来说，固态导体胶层是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起可以形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。
在具体的实施过程中，作为一种可选实施方式，本发明实施例中的测量装置最多可同时使用60道针状电极，工作时，将所述电极都插入到所述的固态导体胶内，根据需要可以选择特定的电极作为供电电极7：A、B和测量电极8：M、N。此外，对于岩石露头的选择，应选择一块相对平整，并且没有被风化的新鲜岩石面，从而确保岩石出露部分为待测岩石本身。如果岩石露头上有覆盖物10，可以先将覆盖物10清除干净，以免影响测量结果的准确性；当调节好固态导体胶层与岩石露头的接触状态后，可以分别对微电极系的每一根针状电极进行调整，确保每一根针状电极都能穿入到固态导体胶层中的一定深度，该深度可以根据具体测量情况进行设置，例如为2mm、2.5mm、3mm等。
具体来说，通过测量装置的固态导体胶层与岩石露头接触，从而可以避免现有技术中电极与岩石接触不良以及接地电阻太大的现象，再通过电缆将针状电极与电法电法勘测仪器连接，并从微电极系中确定供电电极和测量电极，如图1所示，供电电极7包括电极A和电极B，测量电极8包括电极M和电极N。然后可以通过电法勘测仪器在固态导体胶层的表面进行电阻率测深或者是电阻率剖面法测量，随着供电电极和测量电极的电极距加大，可以测得固态导体胶层和岩石内部不同深度的视电阻率，进一步可以通过反演计算可以将岩石的不同深度电阻率算出，最后再进行统计分析可以得到整个岩石的电阻率分布，从而实现对岩石电阻率的准确测量，解决了现有技术中测量不准确的技术问题。
举例来说，电法勘测仪器可以采用现有的仪器，例如高密度电法仪器、电法观测仪器等，如果为高密度电法仪器，则采用电阻率剖面法测量，如果为电法观测仪器，则可以选择电测深方法进行电阻率测量。
进一步的，电极固定板3包括多个带刻度的电极孔12，电极孔12分别与所述针状电极配合，用于固定所述针状电极。
具体来说，带刻度的电极孔用于测量各个电极之间的孔距，通过电极孔固定电极，可以更为方便地固定电极。
进一步的，电极固定板的上设有旋钮4，所述旋钮4通过所述电极固定板3的通孔与所述固态导体胶层1接触，用于调整所述固态导体胶层1的形态，从而使固态导体胶层与岩石露头更充分地接触。具体来说，通过旋钮可以将固态导体胶层向下顶压，使固态导体胶层尽量与有一定曲度的岩石露头贴合。
进一步的，旋钮的螺杆上装有弹簧13，可以方便电极固定板3的压力向固态导体胶层1传导，也可以通过其自身的变形使固态导体胶层1与岩石露头9更加的贴合。
进一步的，电极固定板3的上设有把手11，把手11可以用于在工作时向固态导体胶层施加压力，使之与岩石露头充分接触，也可以在垂直岩面测量时，用于对测量装置的固定。
进一步的，所述电缆5为CX30-32芯航空插头电缆。
进一步的，所述旋钮4的数量为多个，可以从多个角度对固态导体胶层进行调节，使固态导体胶层可以与岩石露头达到最佳的接触状态，此外还可以通过外力向下压电极固定板。
进一步的，所述电极孔12均匀分布于所述电极固定板的中心线上。
下面分别以高密度电法仪器和传统的电法观测仪器为例，分别介绍采用本发明实施例的测量装置的具体测量步骤。
首先介绍高密度电法仪器，采用电阻率剖面法测量，具体的步骤如下
首先，直接将测量装置的CX30-32芯航空插头与高密度电阻率法仪器的多路电极转换器相连接；在高密度电法仪器的主机上选择合适的电极排列装置，例如，温纳装置或者偶极装置，开始进行剖面观测工作，并将高密度电法仪器所采集的数据，导入到电脑之中，利用反演软件对数据进行反演，就可以得到如图4所示的一个电阻率剖面。它反映了由固态导电胶层和岩石露头组成的一个垂向剖面的电阻率分布。对于图4所示的结果，在浅部的位置得到的电阻率是导电膜的电阻率值，而深部的区域则基本是岩石中的电阻率值。如果导电膜的厚度为h，则可以从反演结果中提取出2h深度以下的所有区域的电阻率值，并计算其算术平均值，其结果就可近似为岩石露头的电阻率值。
然后介绍电法观测仪器，则可以选择电测深方法进行电阻率测量。其具体步骤如下：
首先，选择微电极系的中间两根电极作为测量电极M、N，其再外部两根电极作为供电电极A、B。利用单独的导线，将A、B、M、N电极与电法仪器上对应的接口相连接并进行对称四极测量。然后从电法仪器上可以读出MN之间的电压值ΔUMN和电流大小I。利用电阻率计算公式(1)可以计算得到该点的视电阻率ρs，并记录。
式中为测量装置系数K的计算公式为
保持M、N不动，将A、B分别向外移动1个电极，再次测量可以得到另一个视电阻率值。以此不断加大AB间的距离，直到MN之间的电压较小时，将M、N分别向外移动一个电极后再次测量，直到A、B电极到达电极固定板的边缘。接下来，以得到点各观测点的视电阻率值ρs为纵坐标，其相应的供电极距的一半为横坐标，可以绘得一条如图5所示的电测深曲线。如图5所示，当AB极距非常小时，激发的深度较浅，测得的电阻率基本为固态导电膜中的电阻率。但是随着AB极距的增大，探测的深度加深，电流穿透到岩石当中，反映的电阻率值开始加大。当AB极距足够大后，电流大部分分布到岩石中，得到的视电阻率值ρs接近于岩石的真实电阻率值。因此，可以将测量结果中如图5所示的视电阻率曲线的渐近线ρ2值就当作岩石的电阻率值。
实施例二
基于与本发明实施例一同样的发明构思，本发明第二方面还提供了一种一种岩石露头电阻率的测量方法，应用实施例一的测量装置，测量装置包括固态导体胶层、电极固定板、微电极系、电缆和电法勘测仪器，所述方法包括：
步骤S110：将固态导体胶层与岩石露头接触；
具体来说，可以将固态导体胶层1平铺在岩石露头9上，并对固态导体胶层作一定的微调和整理，使之与具有曲度的岩石面更好的贴合。
步骤S120：将电缆的一端连接微电极系，另一端连接电法勘测仪器；
步骤S130：将微电极系的针状电极依次穿入至电极固定板的电极孔中；
具体来说，电缆可以选择CX30-32芯航空插头电缆，并将与CX30-32芯航空插头电缆连接的微电极系2顺序穿入至电极固定板的电极孔12中。在具体的实施过程中，每根电极不用全部穿过电极孔，只要有一截穿过即可，方便后继调整。作为一种可选方式，可以将电极固定板上的旋扭4都调节到中间长度的位置，此外可以用手握住电极固定板上的把手11，并将其放置到铺好的固态导体胶上，通过施加压力，使最早与固态导体胶接触的旋扭处在一定的受力状态。当旋钮有多个时，分别调节电极固定板上的各个旋扭，使固态导体胶能与岩石露头达到最佳的接触状态，之后，电极固定板可以继续用手压持，地可以选择用重物压负。当调节好固态导体胶层与岩石露头的接触状态后，再分别对微电极系的每一根电极作调整，确保每一根电极都能穿入到固态导体胶中一定深度。
步骤S140：通过所述电法勘测仪器对所述岩石露头的电阻率进行测量。
在具体的实施过程中，可以根据采用的电法勘测仪器类型可以选择不同的电阻率测量方法来对岩石的露头进行测量。
在上述方法中，还包括：通过调整电极固定板上的旋钮，使所述固态导体胶层与岩石露头紧密接触。
与现有技术相比，本发明提供的岩石露头电阻率的测量装置及方法具有以下优点和有益效果：
本发明的电阻率的测量装置，通过固态导体胶层与出露的岩石露头接触，并通过电极固定板将多个针状电极固定在固态导体胶层的上方，针状电极都可以插入到固态导体胶层中，通过电缆将针状电极与电法测量仪器，从而避免现有技术中电极与岩石接触不良以及接地电阻太大导致的电阻率测量不准确的问题。
进一步的，通过多个带刻度的电极孔的电极固定板固定针状电极，从而可以方便地固定各个针状电极，电极孔上的刻度可以方便测量各电极之间的极距。
进一步的，通过在电极固定板上设置旋钮，可以通过旋钮的旋转，从而调整固态导体胶层的形态，使固态导体胶层与岩石露头更充分地接触。
进一步的，通过在旋钮的螺杆上装有弹簧，可以进一步使得电极固定板的压力向固态导体胶层传导，也可以通过其自身的变形使固态导体胶层与岩石露头更加贴合。通过设置多个旋钮，从而更方便地调节固态导体胶层的形态。
进一步的，通过在电极固定板的中心线上均匀设置电极孔，可以更为方便地固定电极。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种岩石露头电阻率的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：
固态导体胶层，与岩石露头接触；
微电极系，通过电极固定板固定于所述固态导体胶层的上方，其中，所述微电极系包括多道针状电极，所述针状电极可插入至所述固态导体胶层中；
电缆，一端分别与所述针状电极连接；
电法勘测仪器，与所述电缆的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述电极固定板包括多个带刻度的电极孔，所述电极孔分别与所述针状电极配合，用于固定所述针状电极。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述电极固定板的上设有旋钮，所述旋钮通过所述固定板的通孔与所述固态导体胶层接触，用于调整所述固态导体胶层的形态。
4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述旋钮的螺杆上装有弹簧。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述电极固定板的上设有把手。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述电缆为CX30-32芯航空插头电缆。
7.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述旋钮的数量为多个。
8.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述电极孔均匀分布于所述电极固定板的中心线上。
9.一种岩石露头电阻率的测量方法，应用权利要求1所述的测量装置，所述测量装置包括固态导体胶层、电极固定板、微电极系、电缆和电法勘测仪器，其特征在于，所述方法包括：
将所述固态导体胶层与岩石露头接触；
将所述电缆的一端连接所述微电极系，另一端连接所述电法勘测仪器；
将所述微电极系的针状电极依次穿入至所述电极固定板的电极孔中；
通过所述电法勘测仪器对所述岩石露头的电阻率进行测量。
10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，通过调整所述电极固定板上的旋钮，使所述固态导体胶层与岩石露头紧密接触。
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