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探测技术论文范文

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探测技术论文

第1篇

关键词扫描;探测;;拓扑图;自动化管理

1引言

随着网络技术的飞速发展,网络的安全风险系数不断提高,需要在不影响网络性能的情况下对网络进行监听和探测,从计算机网络系统的各个终端主机、应用系统以及若干关键点收集信息,并分析这些信息,发现漏洞、缺陷以及潜在的威胁,从而提供对网络的实时保护,提高信息安全基础结构的完整性。

2探测技术介绍

2.1常用简单的扫描技术

扫描是一种基于Internet的远程检测网络或主机的技术,通过扫描发现检测主机TCP/IP端口的分配情况、开放的服务已经存在的安全漏洞等信息。主要使用的技术有Ping扫描、端口扫描以及漏洞扫描等。

Ping扫描是通过发送ICMP包到目标主机,检测是否有返回应答来判断主机是否处于活动状态。这种方法具有使用简单、方便的优点,但是由于ICMP包是不可靠的、非面向连接的协议,所以这种扫描方法也容易出错,也可能被边界路由器或防火墙阻塞。

端口扫描技术就是通过向目标主机的TCP/IP服务端口发送探测数据包,并记录目标主机的响应。通过分析响应来判断服务端口是打开还是关闭,就可以得知端口提供的服务或信息。端口扫描也可以通过捕获本地主机或服务器的流入流出IP数据包来监视本地主机的运行情况,它仅能对接收到的数据进行分析,帮助我们发现目标主机的某些内在的弱点,发现系统的安全漏洞,了解系统目前向外界提供了哪些服务,从而为系统管理网络提供了一种手段。端口扫描主要有TCP全连接、SYN(半连接)扫描等方式。

图1Sniffer探测信息矩阵图示

漏洞扫描技术主要通过以下两种方法来检查目标主机是否存在漏洞:在端口扫描后得知目标主机开启的端口以及端口上的网络服务,将这些相关信息与网络漏洞扫描系统提供的漏洞库进行匹配,查看是否有满足匹配条件的漏洞存在;通过模拟黑客的攻击手法,对目标主机系统进行攻击性的安全漏洞扫描,如测试弱势口令等。若模拟攻击成功,则表明目标主机系统存在安全漏洞。

2.2利用探测工具

网络探测工具非常多,种类非常繁杂,功能也不尽相同,这里只以网络侦听工具Sniffer和X-scan扫描器为例进行阐述。

Sniffer是一种通过网络侦听获取所有的网络信息(包括数据包信息,网络流量信息、网络状态信息、网络管理信息等),具有实时检测网络活动、产生可视化的即时报警和通报信息、基于网络特定终端,会话或任何网络部分的详细利用情况收集和错误统计、保存基线分析的历史数据和错误信息等功能。Sniffer还可以根据抓获的数据包信息动态绘制各主机直接的通信关系图示。

X-scan采用多线程方式对指定IP地址段(或单机)进行安全漏洞检测,支持插件功能,提供了图形界面和命令行两种操作方式,扫描内容包括:远程服务类型、操作系统类型及版本,各种弱口令漏洞、后门、应用服务漏洞、网络设备漏洞、拒绝服务漏洞等二十几个大类。对于多数已知漏洞都给出了相应的漏洞描述、解决方案及详细描述链接。扫描结束后生成检测报告。

图2X-scan检测报告图示现在网上还有其他各类有特色的扫描器,种类繁多,如nMAP、SATAN、iris等,在此不一一介绍。

2.3路由交换设备的探测与管理

通过SNMP协议MIB库,可以获取网络中的交换机的交换表和路由器的路由表,实现流量统计,速率统计等功能,绘制出网络拓扑结构图。通过MIB库定义的接口,还可以远程控制和修改路由器、交换机的配置信息。

2.4获取应用系统的运行信息

通过收集网络中的防火墙、防病毒软件以及其他应用系统的运行日志,发现非法入侵或越权访问信息,程序运行报警信息等,及时掌握网络和系统的安全特性,在遇到攻击或威胁时可以进一步采取措施,避免造成损失,并有效防止损失的扩大化。

2.5部署的探测技术

在网络中设立一台服务器,安装服务程序,在网络中需要探测的计算机上安装客户端程序,并制定一些特定的协议,服务器端定期查询客户端的状态和日志信息,或者按照服务器端制定的策略,客户端定期将自己的状态、日志、或应用程序运行信息发送给服务器,服务器端对这些信息进行过滤、分析、整理和审计,以获取反映客户端微机的运行状态。如果服务器端在制定的策略时间范围内没有接收到该客户端的信息,则可以判断该客户端处于离线状态,或者网络线路出现故障。

3探测技术的应用

应用一:掌握和了解系统运行情况

通过探测技术,获取计算机的在线状态,可以及时发现网络中离线或出现故障的计算机,或者发现哪些计算机没有运行本该运行的程序和应用,还可以通过这些探测信息及时发现计算机系统存在的漏洞以及计算机系统运行存在的风险,如:入侵检测系统。

图3Cisco交换机的流量和数量统计图示

应用二:实时反映网络拓扑结构

探测的结果还可以用来实时反映网络的连接结构,为实时绘制网络的拓扑结构图,实时反映网络的运行状态等提供了依据。如:HPOpenView网络节点管理器,鼠标放在某个节点上将显示该节点的详细信息,示例图示如下:

图4HPOpenView绘制网络拓扑图示

应用三:实现网络的自动化管理

通过探测收集到网络的运行信息,为网络的安全管理依据和手段,这样就可以在制定相应的策略指导下实现个应用系统之间的联动,如给防火墙设置新的安全规格,发现病毒后对杀毒软件的病毒库进行及时更新等,建立起一套统一、安全、高效的安全检测、监控、管理体系,实现网络的互连、互控、互动和集中统一防御,从而达到了自动化管理的目标。

为了提供自动化管理效率和准确性,可以在管理员的干预下建立一个专家数据库,对系统的联动提供指导和依据。

4结束语

一般来说,在线探测技术是网络管理的基础,探测结果是实施下一步安全管理、系统联动等管理手段的依据,所以保证检测结果的正确性非常必要,因此需要对探测收集到的信息需要进行验证,以达到去伪存真的目标,提高管理的准确性和效率。

参考资料

[1]王曦杨健编著.《网络安全技术与实务》,电子工业出版社,2006

[2]余承行主编,刘亲华等副主编.《信息安全技术》科学出版社,2005

[3]李石磊.网络安全扫描技术原理及建议,东软教育在线网站

第2篇

海底热流探测,记录的是来自地球内部的热能。当两种不同温度介质接触时,分子的动能会在两种介质之间传递,直至达到热平衡。热流表示由温差引起的能量传递。沉积物热流以热传导为主,在一维稳态纯传导的条件下,地热流q可以用下式描述[1]:

海底地温梯度是一个向量,表示地球等温面法线方向上温度变化程度及变化方向,因此只要知道深度间距dZ和它们之间的温差dT即可。

热导率κ是一个表征沉积物导热能力快慢的物理量,沉积物的组成类别及水含量不同热导率κ也不同。热导率测量的理论基础是从瞬间热脉冲由无限长圆拄形金属探针进入无限大介质的传导理论上发展起来的(Blackwell等,1954;Hyndman等,1979),该理论认为[2,3]当探针温度、沉积物温度与环境温度达到平衡时,热脉冲使探针温度升高,高于环境温度,在热脉冲过后的一定时间内,地热探针内的热敏电阻的温度T(t)由下式给出:

2海底热流原位探测技术

2.1海底温度梯度原位测量

海底沉积物的温度梯度测量自20世纪50年代至今一直沿用两大方法,即Bullard(布拉德)型探针和Ewing(艾文)型探针。

温度梯度测量开始于1948年,首先由美学者Bullard(布拉德)设计了海底热流计,如图1所示。它用来测量海底沉积物的地温梯度,并利用取样器将沉积物样品取回,在实验室测量它的热导率。经过十多年的完善,Bullard型热流计也由灵敏度较差的热电偶改为灵敏度较高的热敏电阻,同时确立了海底温度梯度原位测量的基本模式。

Bullard型海底热流计探针的基本结构尺寸:,长3~6m,外经Φ27mm,内经Φ11.2mm的钢管。探针的上、下两端各安装一个热敏元件,上部有一密封仓,内置记录系统,下部装一针尖,以便插入海底沉积物时减小阻力,设备*自重插入沉积物。上世纪70年代后期,加拿大实用微系统公司(AML)研制的TR-12S型Bullard式探针得到了进一步改进,结构尺寸长3m,直径Φ16mm,探管内有8个YSI-44032热敏电阻,从测量精度到外观设计都有了极大提高。

随着制造技术的不断进步,热流计的发展趋势是探针逐渐变细、变薄、热敏电阻的数量也在增加,目的在于探针变细可进一步减少插入沉积物时带来得扰动,变薄可提高热敏电阻对沉积物温度变化的灵敏度,热敏电阻数量的增加可以在梯度计算时相互验证,并确保测量的准确性。

上世纪60年代初期,Ewing(艾文)完成了自己设计的海底温度梯度测量计[4],即人们通常说的Ewing型热流计,也称为拉蒙特型热流计,是从拉蒙特地质观察所普及开的。它的结构特点,图2所示。在柱状取样器周围,相隔一定距离不同方位安装3~8个很细的探针,探针直径3mm,长20~24mm,避免了Bullard型热流计在设备插入沉积物时带来的搅动和测量时间过长等问题,提高了海上测量的工作效率;但仍没有解决海底测量热导率的问题。

以上两大类热流计在早期的沉积物温度梯度测量中,发挥了积极的作用。随着社会的进步,设备制造技术的发展,人们不仅对沉积物热流原位测量中的温度梯度感兴趣,而且更加关注沉积物热导率的原位测量问题。

2.2海底沉积物热导率测量

热导率与物质的组成、结构、密度、温度及压强有关。海底沉积物热导率测量技术的发展,历经几十年的探索,由原始的水分法、细针探测法,逐渐发展到了原位测量法。水分法是依据Ratcliffe(1960)关于海洋沉积物热导率与水分的关系,通过测定沉积物的水分,不需要特殊的仪器,即可估算热导率值。细针探测法(VonHerzenandMaxwell,1959)是通过均匀的电阻丝,给圆柱小探针连续加热,温升随时间增加,逼近一条对数渐进线,渐进线的斜率正比于探针周围材料的热阻率。其研究证明,该方法需从海底取回沉积物样品在实验室内测量,同时把温度和压力修正到沉积物在海底的条件,势必造成热导率和温度梯度不在同一站位测定的问题。所以要寻找一种能在同一站位获得热导率和温度梯度两种参数的测量方法,而不必取样,这正是我们研究的海底原位热导率测量方法。

2.2.1连续加热线源法

连续加热线源法,由Sclater等人于1969年用于海底沉积物的热导率测量[5],它把探针理想化为无限长的完全导热圆柱,通过恒定电流对其加热,探针内加热电阻丝的温度升高快慢程度与沉积物的热导率有关,沉积物的导热性能差,温度升高快;沉积物的导热性能好,温度升高慢。沉积物的热导率k与探针内加热电阻丝表面的温升关系,可以通过求解无限长圆柱体的导热微分方程来得到[6],当时间t=0时,探针的温度为T0;时间t时的温度T为:

其中T1是探针周围沉积物的平衡温度。沿圆柱长度加上一恒定的热量Q,就可以测定热导率κ,假设开始时温度为零,则有(Jaeger,1956[7)]:

(8)式中T1和T0是可求的,所以热导率κ就可以用最小二乘法对测量温度进行拟合。

上世纪80年代初期,上述方法在美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)得到了进一步的发展和应用,但其致命弱点是,海底沉积物含水量很大,持续供热导致探针温度不断升高,很容易导致探针周围的孔隙水发生对流,而使根据热传导方程推导的公式带来很大的误差;其次海上作业时间长,船的漂移难以控制,机械扰动严重以及持续供热需要大量的电能等问题,故这种技术没有得到广泛的应用。

2.2.2脉冲加热法

1979年,Liste(r李斯特)在Bullard型热流计的基础上,进行了大胆、彻底的革新,首先将Bullard型热流计点热敏元件保留在两端不动,在中间插入热敏元件组。点热敏元件仍然完成地温梯度的测量,热敏元件组测量热脉冲后的平均温度,用于计算沉积物的热导率。随着科学技术的发展和进步,Liste(r李斯特)在记录方式上采用了数字化格式,使其测量精度得到提升。这样Liste(r李斯特)在Bullard型热流计的基础上利用“热线源法”的理论,完成了海底沉积物地温梯度和沉积物热导率原位测量的技术革新,即海底沉积物热导率原位测量技术[8]。

探针插入海底沉积物,加上热脉冲后,可以把探针看作是处于沉积物温度之上的、恒定的初始温度T0的条件下,假设没有接触电阻(对于海洋沉积物,这假设大多正确),那么在时间t,探针的温度Tτ为:

式中:k是沉积物的扩散系数;a是探针的半径;c是沉积物的比热;ρ是沉积物的密度;S是探针单位长度的热容;τ定义为探针的热时间常数;α是沉积物热容与探针材料热容之比的两倍,J(nX)和Y(nX)分别为是n阶贝塞尔函数的第一项和第二项。

当探针的热时间常数τ>1时,Bullard函数为:

脉冲加热法是在探针内不仅装有一组热敏元件,同时还包括一根加热电阻丝,当仪器仓控制电路给电阻丝瞬间加热后,电阻丝会使探针温度突然升高,然后随时间缓慢衰减,热敏元件组记录温度随时间的变化,最终依据计算出热导率。

通过对连续加热线源法与脉冲加热法两种技术进行比较,脉冲加热法应用较为广泛。

3海底热流原位测量技术需要解决的几个问题

3.1提高探针自行插入的能力

一般热流原位测量设备在海上使用的成本较高,由于波浪、海流及风的作用,海洋的工作环境相当复杂,要求测量设备必须插得住,同时需要在沉积物中保持10~20min才能达到温度平衡,此时船舶可漂移400~500m。表1是三个航次探针插入沉积物的实际情况[9,10]。

通过对三个航次的测量结果分析,地热探针的结构设计必须在保证刚度的前提下,对探针水中的运动特性和插入沉积物瞬间的力学特性进行反复计算和演算,用于确定最佳配重和外形设计的依据,这样就会减少由于测量设备带来的拖倒、拉断及丢失。

3.2提高海上测量的准确度

目前对同一调查站位,采用在冬季和夏季进行重复测量,根据观测资料来确定海水温度变化对地壳热流的影响程度,判定水温变化随海底地壳深度衰减的情况。研究发现,直到海底之下6~7m二者方趋于一致,这说明6~7m之下,水温变化的影响已大幅度减弱。而目前地热探针长度一般为3.0~4.5m,这样增加了海上重复探测的工作量,为了减少重复,加长地热探针,使下插深度增大,以尽可能采用下部热敏元件的记录来进行资料处理。

3.3常年观测系统

研究业已证明海洋底层水温变化大,大气温度的日变化可影响到海底以下5m左右,气温的年变化可影响到海底以下50m。而对于水体则影响更深,再加上海流、波浪、潮汐的混合作用,气温变化的影响可波及到1500~2000m深的水体。而水温的变化又直接作用于海底沉积物。通过大量的实测温度分析可以看出,温度随深度呈非线性变化,特别是海底之下0~5m范围内,温度变化更加复杂,由此可见,地表因素的影响非常大。但如何从地热资料中消除这些浅层影响,而得出真正来自地下深处的热信息也是一个未解的难题。如果在海上作业中,首先在预定站位投放一长期温度监测设备,自动记录沉积物和底层海水的温度变化。可以通过声通讯设备定时发送到岸站,可获得常年的温度变化记录,从而设计计算程序,消除浅层因素的影响;同时,也为防灾减灾提供原始的连续资料。

4结束语

本文分析了海底沉积物热流探测技术的发展与理论的建立,鉴于我国目前在该技术领域的工作开展还比较薄弱,极大的限制了我国海洋热流探测和应用。因此,在充分认识和了解海洋热流探测技术的发展和现状的情况下,开发我国具有自主知识产权的海洋热流原位探测技术刻不容缓。

参考文献:

[1]DLTurcotte,GSchubert,Geodynamics.Applicationsofcontinuumphysicstogeologicalproblems[M].JohnWiley&Son(slstedition),1982,134-137.

[2]BullardEC.TheflowofheatthroughtheflooroftheAtlanticocean[J].ProcRSocLondonSerA,1954,222:408-429.

[3]BullardEC,DayA.TheflowofheatthroughtheflooroftheAtlanticocean[J].GeophysJRastronSoc,1961,4:282-292.

[4]GerardR,LangsethMG,EwingM.ThermalgradientmeasurementsinthewaterandbottomsedimentofwesternAtlantic[J].JGeophysRes,1962,67:785-803.

[5]SclaterJG,CorryCE.In-situmeasurementofthethermalconductivityofocean-floorsediments[J].JGeophysRes,1969,74:1070-1081.

[6]荣.海洋地热研究中沉积物热导率原位测定[J].海洋技术,1988,7(1):24-33.

[7]JaegerJC.Conductionofheatinaninfiniteregionboundedinternallybyacircularcylinderofaperfectconductor[J].AustralianJPhysics,1956,9:167-179.

[8]ListerCRB.Measurementofin-situconductivitybymeansofaBullard-typeprobe[J].GeophysJ,1970,19:521-533.

[9]李乃胜.冲绳海槽地热[M].青岛:青岛出版社,1995,7-67.

[10]李乃胜.中国东部海域及周边地壳热流初探[J].海洋科学,1992,2:48-51.

第3篇

物探——地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。

按照勘探对象的不同,物探技术又分为三大分支,即石油物探、固体矿物探和水工环物探(简称工程物探),我们使用的为工程物探。

工程物探技术方法门类众多,它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同,随着科学技术的进步,物探技术的发展日趋成熟,而且新的方法技术不断涌现,几年前还认为无法解决的问题,几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科,它又是城市建设和水利电力岩土工程勘察的重要方法之一,在某种程度上讲,它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。

下面介绍两种实用的直流电法勘探技术——三维直流电法探测技术和岩土体电阻率测试技术,供广大物探同仁工作时参考。

2三维直流电法探测技术

三维直流电法探测就是应用现有的直流电法仪器和勘探方法,在施工方法上优化改进,进行加密采样数据以取得三维数据体,然后采取电阻率层析成像技术进行资料处理和成图。该方法是传统直流电法的三维化,可使勘探精度得到很大提高,在原有仪器设备条件下提高了传统直流电法勘探的能力,但野外测试工作量较大,是以“时间换取空间上的高分辨率”。把它应用到工程与环境地球物理勘探中,不失为一种较理想的方法。三维直流电法勘探施工采取一次布极,多极距测量技术,通常采用的装置形式有两极装置、单极——偶极装置和偶极——偶极装置等。

本文主要介绍两极装置形式,把供电电极B和测量电极N置于无穷远处,在勘探区域布置m条测线,每条测线布置n个测点(电极),测网密度根据探测对象及其探测深度而定,在城市建设和水利电力工程勘测中,一般选取测线距L=2~10米、测点距D=2~5米即可满足勘探要求。外业工作时将m×n个电极一次布置完毕(详见图1),其中单一测点(电极)的编号为aij(i=1,2,3……m;j=1,2,3……n)。

对于两极装置,理论上OB=∞,ON=∞,视电阻率计算公式为:

式中:ρs—视电祖率(Ω·m);rAM—供电电极A与测量电极M之间的距离(m);UAM—测量电极M的观测电位(mV);I—供电电极A的电流强度(mA)。

外业施工过程为:选择a11点为供电点,逐点测量a12,a13,a14,…,a1j,…,a1n各点的电位和供电电流强度,代入(1)式可求得各测量点的视电阻率值。然后再以a12点为供电点,逐点测量a13,a14,a15,…,a1j,…,a1n各点的电位和供电电流强度,依此类推,直到供电点移到a1n-1点为止,即完成其中一条测线a1j的测试任务。其它测线a2j、a3j、a4j……amj的电位和供电电流强度测试按照上述方法和顺序进行,便可获得全测区内各测点不同电极距的视电阻率参数。

资料处理与解释主要目的是便于研究勘查区内地电异常体的空间赋存规律和变化特征。一般程序为:由外业观测数据分别绘制极距d=D,2D,3D,4D,5D,6D……米的视电阻率水平切片,再把它们按对应的水平位置并依电极距大小叠放在一起便可形成倒梯形的三维视电阻率图,据此进行推断解释。根据试验研究和工程实测结果得出:该法的勘探深度一般为(0.6~0.8)d。

图2为文献⑶在城市工程勘查中的应用实例:该测区由于地下人防工程充水、坍塌而呈现低阻电性特征。图2⑴可以看出NE—SW向有一低阻条带,根据本区地质特征和钻孔资料可知,低阻带为地下人防工程上部反映,埋深在1.4~1.6m左右,图右下角的高阻为墙基影响造成;图2⑵因完全充水,低阻带电阻率较d=2m时低,埋深应在2.8~3.0m左右;图2⑶的等值线形态与图2⑵基本一致,为人防工程的完全充水部分,深度在4.2~4.4m左右;图2⑷为人防工程基底反映,深度在5.6~6.0m左右。据以上分析,人防工程平面位置为图2⑴虚线圈定区域,人防工程呈NE—SW走向贯穿勘探区域,深度在2~6m左右。据报道该测区解释成果经开挖验证完全符合客观实际。

该法较传统直流电法勘探具有信息量大、精度高的优点,在工程勘察中有较好的应用效果,同时又拓展了老式电法仪的应用范围,延长了老式仪器的经济使用寿命;但又具有施工量大的缺点,性价比决定其适合于小区域的工程勘察。

3岩土体电阻率测试技术

对岩土体电阻率的测试,可以采用多种方法。下面主要介绍直流电测深中的温纳装置在岩土体电阻率测试中的具体应用。根据试验研究和工程实测结果可知该法具有快速、准确地测定岩土体电阻率,并对不同岩性层划分做出客观解释。

实际工作中,根据测试场地的大小,可选用对称四极装置或三极装置进行测量。由于温纳装置是等比装置,且MN/AB=1/3,所以视电阻率与电位差及电流强度的关系式为:

式中:ρs—视电祖率(Ω·m);UMN—测量电极MN观测电位差(mV);I—供电电极AB之间的电流强度(mA);k为装置系数:

由此可分别得到四极和三极的装置系数:

(四极装置适用)

(三极装置适用)

在现场观测过程中,将AB供电极距逐渐加大,以增加勘探深度,可以测得不同电极距下的视电阻率ρs。实用的供电极距及测量极距见表1。

表1供电极距和测量极距单位:m

AB

1.8

2.4

3.0

4.2

5.7

7.8

10.2

13.2

17.4

22.8

30

42

57

78

102

AB/2

0.9

1.2

1.5

2.1

2.85

3.9

5.1

6.6

8.7

11.4

15

21

28.5

39

51

MN

0.6

0.8

1.0

1.4

1.9

2.6

3.4

4.4

5.8

7.6

10

14

19

26

34

数据处理与解释采用现场作图的方式,可快速测定电阻率及划分岩性层位。以MN为横坐标,计算MN/ρs,并以MN/ρs为纵坐标,在双对数坐标纸上绘制MN/ρs与MN的关系图,详见图3。对图中不同极距的测试值,找出不同深度、相同斜率的点,对这些点进行连线,使其均匀地分布在直线上或直线两侧。求直线段斜率的倒数,可获得测点处各层的电阻率ρij。

式中:i为层位序号(i=1,2,3,…);j为测深点编号(j=1,2,3,…)。对各测深点依次作图解释,可求得各测点处分层的电阻率值,对获得的各层电阻率值进行数理统计,便可获得地层的平均电阻率值。计算公式为:

其中:—第i岩性层平均电阻率值;ρij—第j测深点处第i岩性层计算电阻率值;n—测深点数。

根据下式确定标准差,以求得第i岩性层电阻率值的变化范围±si。

物性层位的划分可以采用计算机数值模拟计算、量板法或其它手工解释方法,但由于对解释结果的影响因素很多,例如不同时代不同成因的地层、岩性特征、地层倾角、构造特征等,使其垂直方向和水平方向上均存在较为复杂的变化,地下高阻或低阻屏蔽层的影响,实际地层的各向异性等等,都将对岩性层参数的解释结果产生较大影响。由此可知该解释只能是电性层参数,而不是所求目的地质层参数。因此地质层位的划分尚需将电性层参数转化为地质层参数,在实际工作中,必须进行层位厚度校正。具体做法是:首先在已知地层剖面处进行电测深(如钻孔处),通过已知地层剖面确定校正系数,即确定AB/2极距与层位深度的关系。再通过已知地质剖面或钻孔处的电测深数据作视电阻率拟断面等值线图,在视电阻率拟断面等值线图上划分地层,用已知地层深度或钻孔深度h与地质层面对应的AB/2对比,求取不同深度AB/2的校正系数λi:

(i=1,2,3,…)

实测工作时,可对每个钻孔进行统计,求取深度校正系数的算术平均值。如在没有钻孔(或已知地层剖面)的测区,可采用工程类比法获得,如采用邻近地质条件相似地区的深度校正系数即可满足工程需要。

据文献⑷报道,他们的研究和工作过的测区,其极距与钻孔对比的校正系数为0.66左右。而温纳装置选取MN/AB=1/3,MN≈0.66(AB/2),因此,以MN作横坐标,以MN/ρs为纵坐标作图,则不同斜率的直线交点处对应的横坐标即为层位顶面的深度(见图3)。

同样,在不同的地区还可以AB/2作横坐标,以(AB/2)/ρs作纵坐标,作双对数坐标图,用不同斜率的直线交点处对应的AB/2乘以校正系数,求取地质层位顶面的埋深。图4为某变电站场地电阻率及层位划分实际解释应用图(见文献⑷)。该图是以AB/2作横坐标,以(AB/2)/ρs为纵坐标,作双对数坐标图。从图中可以很好地划分出4个层位并计算直线段斜率的倒数,获得各层的电阻率值。依据实际经验该方法对于电阻率相差不大的相邻地层的划分也有较好的地质效果。

该方法较传统的解释方法具有快速(可由记录员现场绘图取得解释成果)、准确的特点,相对于传统的解释方法而言更适合工程物探在解决地层划分和电阻率测试中的应用。另外,场地的岩土电阻率是工程设计接地装置的一个重要参数。它的确定对电流尽快地散入大地,达到足够小的接地电阻及接地装置地下部分的合理布局起到十分重要的作用,它沿地层深度的变化规律是选择接地装置型式设计的主要依据。岩土中含水量和温度的变化,对岩土体电阻率的影响较大。温度降低,岩土电阻率增大;温度升高,岩土电阻率变小。岩土湿度变小,电阻率增大;岩土湿度变大,电阻率变小。但岩土含水量增加较大时,岩土电阻率反而增加;另外,水的矿化度不同,对岩土电阻率的影响也是不一样的。所以,如果条件允许,应在冬天干旱季节,对变电站场地的岩土电阻率进行测定,以获取场地在一年四季中最大的电阻率,供设计接地装置使用。

4结束语

以上较为详细地介绍了三维直流电法探测技术、岩土体电阻率测试技术的现场施工方法、资料处理及其解释的技术路线,由此可以看出,它们在城市建设和水利电力工程勘测中具有信息量大、准确、直观、经济、快速、便于分析等特点而具有广泛的应用前景。

随着电子和数据处理技术的发展,城市建设和水利电力工程物探技术也随之提高和拓宽,许多新技术、新方法在生产实践中显示出强大的生命力而不断的发展完善,应用范围也不断拓展;如地质雷达技术、面波勘探技术、电阻率层析成像和地震(声波)CT技术等都在工程实践中取得了良好地应用效果,发挥着愈来愈重要的作用;同样,常规物探方法的应用范围和应用领域以及数据处理技术也不断进展和创新,在工程建设和实践中发挥着不可替代的作用,取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献:

⑴傅良魁.电法勘探教程[M].北京.地质出版社,1990.

⑵MHLoke.Electricalimagingsurveysforenvironmentandengineeringstudies[EB/OL].2002,2.

⑶许新刚等.三维直流电法勘探在地下人防工程勘察中的应用[J].物探与化探,2004(2).

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