勘查地球物理学实验指导书

1、 勘查地球物理学课程实验指导书制订教师：李海侠城市学院2012年4月目 录第一章 勘查地球物理实验课的任务和要求1第二章 实验一 磁法勘探数据采集和资料处理3第三章 实验二 高密度电法数据采集和资料处理5第四章 实验三 地质雷达实验8参考文献11第一章 勘查地球物理实验课的任务和要求 本课程为必修专业实验课。通过本课程的学习，对地球物理学中的重力、磁法和电法勘探的野外数据采集过程、数据处理流程、各勘探方法基本处理、解释软件系统、数据的地质地球物理解释过程等有基本的认识和掌握，熟悉各种勘探方法的整个工作原理和处理解释流程以及实习报告编写等过程，对本专业所从事工作的性质、手段、方法以及新技术、新方

2、法有有一个全面的了解，培养学生的实际操作和计算技能以及综合分析问题的独立工作能力，巩固已学过的专业知识，为下一步进入专业课程和毕业论文阶段以及今后走上本专业的工作岗位打下基础。一、 课程目的与任务（一）实课的目的1. 培养学生的动手能力、分析和解决野外实际问题的能力，并在综合分析问题方面得到初步训练。2. 巩固课堂理论教学成果，理论联系实际，为进一步学习各种地球物理方法打好基础。3. 培养学生组织和管理生产的能力。（二）实验的任务1. 初步掌握重、磁、电等各种物探方法在野外施工中各个环节的基本工作方法和技术要求。2. 能熟系各类专业仪器的操作过程，了解仪器及保证仪器安全的主要措施。3. 掌握各

3、方法的工作设计、资料整理、图件绘制、推断解释和报告编写，要求每人能独立完成各方法实验报告。（三）课程基本要求水文、工程物探是一门实践性很强的课程，该实验课的任务是：使学生加深对水文、工程物探的基本理论和方法的理解，掌握物探仪器的原理与操作方法，为野外实践打下基础，为了达到上述目的,要求学生做到：1.做好实验前准备工作预习是为做好实验奠定必要的基础，明确实验目的、任务、有关原理、操作步骤及注意事项，做到心中有数。2.严谨求实实验时要求按照操作步骤进行，认真记录观测数据，善于思考，学会运用所学理论知识解释实验曲线，研究实验中出现的问题。3.遵从实验教师的指导要严格按照实验要求进行实验，如出现意外，

4、要及时向老师汇报，以免发生意外事故。4.注意安全学生实验过程中，要熟练实验室环境（水、电等）严格遵守实验室安全守则。5.仪器的使用使用仪器前要事先检查仪器是否完好，使用时要严格按照操作步骤进行，如发现仪器有故障，应立即停止使用，报告老师及时处理，不得私自进行。6.实验报告一个实验报告大体包括下列内容：实验名称、实验日期、实验目的、简要原理、主要实验步骤的简要描述、测量所得数据、计算和分析结果，问题和讨论等。第二章 实验一 磁法勘探数据采集和资料处理实验学时：5学时实验地点：地球物理勘查实验室实验依据：勘查地球物理学实验教学大纲实验日期： 一、实验目的1.学习磁法勘探数据采集工作方法；了解数据处

5、理的基本流程。 二、磁法勘探的原理磁法勘探是以岩矿石间的磁性差异为基础，通过接收和研究地质体（构造或矿体等）在地表及其周围空间产生的地球磁场的变化和特征来推断地质体存在状态（产状、埋深、规模等）的一种物探方法。三、实验内容及步骤（一）实验内容本实验在室外使用高精度磁力仪做剖面观测，学习磁法勘探的野外工作过程和仪器操作，对观测的数据进行整理，编写实验报告。（二）仪器 G856质子磁力仪，探头及相关的仪器配件。（三）实验的主要步骤（1）布置测线、测点。（2）将磁力仪与探头连接。（3）测线测量时通常2-3 人一组，由一人拿探头，一人兼做记录，或单独由一人记录。（4）打开仪器，设置日期和时间、设置线号

6、、设置点号和调谐场等参数，具体操作见仪器使用说明书。（5）逐个测点进行磁场观测，并记录观测值，完成剖面上所有测点的观测。（6）对观测的数据进行整理，绘制磁场变化的剖面图，分析剖面上的磁场变化特征，编写实验报告。（四）磁法观测的注意事项（1）质子磁力仪操作员应按常规磁法仪器操作规范要求，在进行高精度磁测，在地质勘探方面使用，则需用一台仪器在测区附近做日变观测。（2）操作人员身上一定要清理掉一切铁磁性物体，观测时罗盘应远离仪器5m 以上，要远离汽车30m 以上，其它人员也要与仪器保持距离。（3）对于高精度测量的测区应是电磁干扰小，磁场梯度较小，遇到强磁性干扰时（铁路、高压线等），须合理移动点位，并

7、记录在案。（4）要注意仪器安全，防止碰撞。第三章 实验二 高密度电法数据采集和资料处理实验学时：6学时实验地点：地球物理勘查实验室实验依据：勘查地球物理学实验教学大纲实验日期： 一、实验目的1.学习高密度电阻率法数据采集工作方法；了解数据处理的基本流程。 二、高密度电法的勘探原理高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系3 部分组成。多路电极转换器通过电缆控制电极系各电极的供电与测量状态。主机通过通讯电缆、供

8、电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存贮测量数据。数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后,做视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料作地质解释,并绘制出物探成果解释图。三、实验内容及步骤（一）实验内容本实验在室外采用温纳装置做剖面观测，学习电法勘探的野外工作过程和仪器操作，对观测的数据进行整理，编写实验报告。（二）仪器高密度电阻率勘探工作仪器包括测量系统和反演软件系统。测量系统包括WDJD-3多功能数字直流激电仪（测控主机）和

9、WDZJ-3多路电极转换器。该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用。（三）装置形式 采用的装置形式为：固定断面扫描装置排列（温纳装置AMNB）见图1-1。测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；依此不断扫描下去，得到倒梯形断面，由于供电电极AB和MN均按一定比例增大，所以在反映深部信息是有比较好的效果。图3-1 排列（温纳装置AMNB）装置（四）各项检查 检查项目包括：主机电源电压，转换电极控制器开关

10、，转换电极控制器电源电压，主机各接线柱之间的绝缘电阻，转换电极控制器各接线柱之间的绝缘电阻，32芯物探电缆完整性，干电池箱的电压等。在每次都要测量60根电极的接地电阻。（五）参数设置主要是设置高密度电法数据采集系统主机的工作参数，主要由以下几个方面：1. 断面号 每个排列都需要设置，每个中段从1开始，以步长1逐渐增加。2. 转置类型 排列3. 滚动总数 14. 电极数 605. 点距 1m6. MN间距 1m7. 滚动号 18. 供电时间 1（测量延时50ms）（六）测点观测首先是在测量段布设32芯物探电缆两根，在电缆接线头处打下电极，待60根电极连接好之后，首先进行接地电阻检查，以防止有漏接

11、电极或者检出接地电阻过大的电极。待接地电阻检查好后，进行测量。测量主机自动完成排列方式的测量，并自动记录数据。待一个排列测量结束之后，向前挪动电极和该段的电缆，完成下一个排列的测量。（七）数据资料的整理、分析输出观测的剖面数据，分析断面上的异常特征，编写实验报告。第四章 实验三 地质雷达实验实验学时：5学时实验地点：地球物理勘查实验室实验依据：勘查地球物理学实验教学大纲实验日期： 一、实验目的1.学习地质雷达的基本原理和基本操作方法。2.通过对地下目标体的地质雷达探测，了解目标体异常的地质雷达剖面特征。 二、地质雷达的勘探原理地质雷达是浅层地球物理勘探中的重要方法之一，它在浅层工程地质勘查中起

12、着十分重要的作用。地质雷达是利用高频电磁波束在界面上的反射探测有关目的物。地质雷达的系统主要由四部分组成：(1)脉冲发生器，用于产生可重复的发射脉冲；(2)发射天线与接收天线，用于发射和接收电磁波；(3)取样接收与模数转换器，用于进行模拟信号到数字的转换；(4)主控制器，用于完成信号的采集和显示过程。发射天线和接收天线紧靠地面，发射天线发射的电磁波传入大地，电磁波在地下传播过程中遇到介质的电性分界面后便发生反射或折射，反射回地面的电磁波被接收天线所接收，见图4-1。不同介质介电常数不同，形成电性界面，根据回波讯号的特征及其传播时间可判断电性界面的形态和埋深。图4-1 地质雷达探测原理描述及异常

13、体地质雷达图像雷达波由发射天线发射到被接收天线接收所需要的往返时间为： 式中，x为发射天线与接收天线间的距离，Z为反射界面的深度，v为电磁波在介质中的传播速度。由于在测量中发射天线和接收天线间的距离x是固定的，且较小，因此上式可简化为：t=2z/v ，式中电磁波传播速度， c为光速（c0.33 m/ns）；er为地下岩层的相对介电常数。三、实验内容及步骤（一）实验内容1采用800MHz天线和500MHz天线在室外马路上测量，了解地下介质结构分层情况和地下管线等在雷达剖面上的形态特征。对观测的数据进行整理，编写实验报告。（二）仪器1. RAMAC X3M型地质雷达主机；2.800MHz天线；3.

14、500MHz天线；4.电缆；5.电池（三）实验的主要步骤(1) 选择合理的天线 天线的选择是根据要探测的异常体可能的埋深和最小尺度来确定。如在粘土层较厚的地区，要尽可能使用100MH z低频天线；对公路、混凝土建筑物的检测应使用500MHz或800MHz的高频天线。(2) 硬件系统的连接 先将电池装到主机和天线上，将光纤分别与主机和天线相连，将并口数据线与主机和计算机相连。 (3)采集参数设置 1、打开主机和天线上的电源开关。2、运行 Groundvision 软件。3、当软件的 F5 为红点时，表明系统已经连接好，按F5 进入参数选择界面。4、选择文件要保存的子目录，取文件名。5、选择使用的

15、天线，触发方式，点击”setting”进行参数设置。6、设置采样频率、样点数、迭加次数、采样间距等参数。(4) 数据采集按“OK”，再按“Start measurement”进行数据采集。(5)数据采集完成后，按 F6 或ESC 键结束数据采集，退出”Groundvision”软件。(6)关闭主机和天线的电源开关，关闭计算机，将光纤和数据线取下。（7）将测得的数据输入雷达数据处理和解释软件进行数据处理、分析和地质解释，编写实验报告。（四）雷达使用注意事项1、雷达使用前，要对电池进行充电，充至充电器的指示灯为绿色即可。2、电池不要充电时间过长或完全用完再充电，随用随充即可。3、雷达使用时要注意保