[发明专利]一种电法勘探的多电极多个供电单元系统及其勘探方法

说明书

技术领域

本发明涉及浅层地球物理勘查(工程地质勘查)技术领域，尤其是涉及一种电法勘探的多电极多个供电单元系统及其勘探方法。

背景技术

视电阻率法和激发极化法均是通过A、B两个电极向大地供电，用M、N两个电极接收因A、B供电产生的电场及地下不同电阻率介质对电场的影响而在MN电极间形成电位差ΔU_MN，探查深度与AB间距离或A0间距离(0点为MN中点)有关，同时也与通过AB向大地的供电强度有关，ΔU_MN与接收的仪器的灵敏度和精度也有关。

为了增加探查深度，出现了“聚焦法”和“补偿法”，特别在隧道施工地质预报时，为在掌子面上布置电极能最大限度避免隧道侧边的干扰，有些工作人员更希望用聚集焦法。即想利用在供电电极A旁外侧另设一个A′电极，通以同极性的电流，在供电电极B夕侧设B′电极，亦通以同极性的电流，试图通过A′、B′同性电流排斥A和供电电极B通向岩体的电流，将A、B的供电挤向深部，以这种方法增加探查深度。但是对这些方法有争议，实践效果也不好。它的原理是以电流线的吸收和排斥为基础的。而电流线与磁力线不同，并不是个物理的现象。电流线实际上是数学的概念，它是电流密度的虚拟的连线。而按电场的理论，电场强度是电场电位的负梯度，即其中U是介质中某一点的电位。而电流密度其中ρ为介质电阻率。实际上电场的理论都是基于介质中一点A的电荷在一点M处的电位。若介质中有多个电荷存在，每个电荷都会产生电场，介质中一点M的电位是诸电荷产生电位之和。电场中的电位是物理概念，是实际存在的。而则是数学概念，是虚拟的物理量。因此，如果以一台发送机供电，而且供电电流总和相同，则以一个电极A供电还是以2个、3个电极AA′A″供电。M点的电位相差不大的，当然由于AM<A″M，探查深度可以因极距大小而有差别。

从理论上可证明，无论用什么的电极布置的供电方法，其基础均为1个供电电极A供电，1个电极M测量电位的2极法的测量结果的组合。同时，在制造仪器时，由一个供电仪器分流出两个或三个同极性供电电极，若要加大供电电流，特别是激发极化法需要供较大电流，并在供电时要保持一定时间的恒流，增加了仪器设计、制造的困难。同时，当仪器装备在隧道中应用时，特别是仪器设备载于隧道全断面掘进机(硬岩TBM或软岩盾构掘进机)这种全金属的大型机械时采用超过2A的过大电流或超过200V的电压向电极供电。，将是大的安全隐患，对工作人员是个直接的威胁。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的电法勘探的多电极多个供电单元系统，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电法勘探的多电极多个供电单元系统，包括接收机、发射控制器、测量电极M、测量电极N、供电电极A、供电电极B和至少4个电流发送单元；所述供电电极A和所述供电电极B的数目均等于所述电流发送单元的个数；

所述发射控制器包括相互之间连接的发射电流调制控制器和发射延时控制器；所述接收机与所述发射电流调制控制器之间连接，每个所述电流发送单元均与所述发射延时控制器之间连接；

每个所述电流发送单元均与所述接收机之间通讯连接；

所述接收机上设有分别用于连接所述测量电极M和所述测量电极N，并且用以测量所述测量电极M和所述测量电极N之间间的电位差的端子；每个所述电流发送单元上均分别连接所述供电电极A和对应的所述供电电极B。

每个所述电流发送单元由一个独立的电源供电。

采用二级装置时，所述测量电极M设置在隧道掌子面上，所述测量电极N置于已开挖隧道远方，所述测量电极M与所述N电极之间的距离>100m；所述掌子面上向远方边墙方向设置n个所述供电电极A₁、A₂、A₃...A_n，n≥3；剩余的所述供电电极A_n+1、A_n+2、A_n+3...距离所述掌子面由近及远布置在所述边墙上；所述供电电极B设置在更远处的所述边墙上，所述供电电极A与其对应的所述供电电极B之间的距离>400m。