stringtranslate.com

Электротомография сопротивления

2D инверсия сопротивления данных электротомографии
Развертывание постоянного профиля электротомографии на продольном разрезе активного оползня.

Электротомография сопротивления ( ERT ) или электрорезистивная визуализация ( ERI ) — это геофизический метод визуализации подповерхностных структур с помощью измерений электрического сопротивления, выполненных на поверхности или с помощью электродов в одной или нескольких скважинах . Если электроды подвешены в скважинах, можно исследовать более глубокие участки. Он тесно связан с медицинской техникой визуализации электроимпедансной томографией (EIT) и математически представляет собой ту же обратную задачу . Однако, в отличие от медицинской EIT, ERT по сути является методом постоянного тока. Родственный геофизический метод, вызванная поляризация (или спектральная вызванная поляризация ), измеряет переходный отклик и направлен на определение свойств зарядимости подповерхности.

Измерения электрического сопротивления могут быть использованы для идентификации и количественной оценки глубины залегания грунтовых вод, обнаружения глин и измерения проводимости грунтовых вод. [1]

История

Метод развился из методов электроразведки, которые предшествовали цифровым компьютерам, где искали слои или аномалии, а не изображения. Ранние работы над математической проблемой в 1930-х годах предполагали слоистую среду (см., например, Лангер, Слихтер). Андрей Николаевич Тихонов, который наиболее известен своей работой по регуляризации обратных задач, также работал над этой проблемой. Он подробно объясняет, как решить задачу ЭТ в простом случае 2-слойной среды. В 1940-х годах он сотрудничал с геофизиками, и без помощи компьютеров они открыли крупные месторождения меди. В результате они были удостоены Государственной премии Советского Союза.

Андрей Николаевич Тихонов, «отец ЭРТ»

Когда адекватные компьютеры стали широко доступны, обратная задача ERT могла быть решена численно. Работа Лока и Баркера из Бирмингемского университета была одним из первых таких решений, и их подход до сих пор широко используется.

С развитием в области электрорезистивной томографии (ERT) от 1D до 2D и в настоящее время 3D, ERT исследовала много областей. Приложения ERT включают исследование разломов, исследование уровня грунтовых вод, определение содержания влаги в почве и многие другие. В визуализации промышленных процессов ERT может использоваться аналогично медицинской EIT, для визуализации распределения проводимости в смесительных сосудах и трубах. В этом контексте ее обычно называют электрорезистивной томографией , подчеркивая величину, которая измеряется, а не отображается.

Процедура эксплуатации

Удельное сопротивление почвы, измеряемое в ом-сантиметрах (Ом⋅см), меняется в зависимости от содержания влаги и изменений температуры. В общем, увеличение влажности почвы приводит к снижению удельного сопротивления почвы. Поровая жидкость обеспечивает единственный электрический путь в песках, в то время как и поровая жидкость, и поверхностные заряженные частицы обеспечивают электрические пути в глинах. Удельное сопротивление влажных мелкозернистых почв, как правило, намного ниже, чем у влажных крупнозернистых почв. Разница в удельном сопротивлении между почвой в сухом и насыщенном состоянии может составлять несколько порядков. [2]

Метод измерения удельного сопротивления подповерхности включает размещение четырех электродов в земле в линию на равном расстоянии, приложение измеренного переменного тока к двум внешним электродам и измерение переменного напряжения между двумя внутренними электродами. Измеренное сопротивление вычисляется путем деления измеренного напряжения на измеренный ток. Затем это сопротивление умножается на геометрический коэффициент, который включает расстояние между каждым электродом, чтобы определить кажущееся удельное сопротивление.

Расстояния между электродами 0,75, 1,5, 3,0, 6,0 и 12,0 м обычно используются для небольших глубин (<10 м) исследований. Большие расстояния между электродами 1,5, 3,0, 6,0, 15,0, 30,0, 100,0 и 150,0 м обычно используются для более глубоких исследований. Глубина исследования обычно меньше максимального расстояния между электродами. Вода вводится в отверстия для электродов, когда электроды вбиваются в землю, чтобы улучшить электрический контакт.

Опрос ЭРТ

Приложения

ERT используется для создания изображений различных типов подземных условий и структур. Он имеет приложения в различных областях, включая:

Экологические исследования:

Геотехническая инженерия:

Археология и культурное наследие:

Горное дело и разведка полезных ископаемых:

Гидрогеология:

Инженерия и инфраструктура:

Разведка нефти и газа:

Сельское хозяйство:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Будху, М. (2011) Механика грунтов и фундаменты. 3-е издание, John Wiley & Sons, Inc., Хобокен. см. главу 3.5.1 Методы исследования грунтов
  2. ^ Будху, М. (2011) Механика грунтов и фундаменты. 3-е издание, John Wiley & Sons, Inc., Хобокен. см. главу 3.5.1 Методы исследования грунтов
  3. ^ Deep Scan Tech (2022): Deep Scan Tech помогает свалкам защищать окружающую среду с помощью демонстрационного проекта в Украине.
  4. ^ Deep Scan Tech (2022): Deep Scan Tech помогает свалкам защищать окружающую среду с помощью демонстрационного проекта в Украине.
  5. ^ Deep Scan Tech (2023): Deep Scan Tech обнаруживает скрытые конструкции на месте самого высокого здания Дании.
  6. ^ Deep Scan Tech (2023): Deep Scan Tech раскрывает скрытые секреты исторического сухого дока Суоменлинны.
  7. ^ Deep Scan Tech (2023): Deep Scan Tech решает проблему критической инфраструктуры стоимостью 130 триллионов евро.
  8. ^ Технология глубокого сканирования (2022): Технология глубокого сканирования помогает защитить критически важную канализационную инфраструктуру от переливов.
  9. ^ Deep Scan Tech (2023): Deep Scan Tech запускает новый научно-исследовательский проект по сокращению выбросов углекислого газа в строительной среде.