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物探与化探  2025, Vol. 49 Issue (3): 614-619    DOI: 10.11720/wtyht.2025.1173
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音频大地电磁接地电阻校正技术研究
李栋(), 张明财(), 吴远洋
中国电建集团 西北勘测设计研究院有限公司,陕西 西安 710065
Exploring a correction technology for ground resistance in audio-frequency magnetotelluric measurements
LI Dong(), ZHANG Ming-Cai(), WU Yuan-Yang
Northwest Engineering Corporation Limited, PowerChina, Xi’an 710065, China
全文: PDF(1847 KB)   HTML
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摘要 

接地电阻是影响音频大地电磁测量精度的重要因素之一,因此,研究降低接地电阻的干扰对于提高音频大地电磁数据的可靠性和解释精度具有重要意义。本文深入研究了接地电阻对实测电场、视电阻率和阻抗相位的影响,并提出了相应数值校正方法,将接地电阻的影响降低至可忽略的程度。理论计算结果表明,当接地电阻过高时,高频段的视电阻率最大减小至原来的1/4,阻抗相位最大偏移20°。实测数据校正结果表明,该方法能有效降低接地电阻造成的干扰,提高音频大地电磁法对浅部信息探测的精度,对于改善音频大地电磁法在工程勘查等领域的应用效果具有重要意义。

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李栋
张明财
吴远洋
关键词 音频大地电磁法接地电阻视电阻率阻抗相位校正    
Abstract

Ground resistance is a significant factor affecting the accuracy of audio-frequency magnetotelluric (AMT) measurements. Hence, reducing the interference from ground resistance is critical for enhancing the reliability and interpretation accuracy of AMT data. By delving into the impacts of ground resistance on the measured electric field, apparent resistivity, and impedance phase, this study proposed a numerical correction method for reducing the impacts of ground resistance to a negligible level. As indicated by the theoretical calculation results, too high ground resistance can reduce the apparent resistivity in high-frequency bands to a quarter of the original value and shift the impedance phase by a maximum of 20°. The correction results of measured data demonstrate that the proposed method can enhance the accuracy of the AMT method in detecting shallow information by effectively reducing the interference from ground resistance. Therefore, this study holds critical significance for improving the application of the AMT method in engineering exploration.

Key wordsaudio-frequency magnetotelluric (AMT) method    ground resistance    apparent resistivity    impedance phase    correction
收稿日期: 2024-04-19      修回日期: 2024-06-21      出版日期: 2025-06-20
ZTFLH:  P631  
基金资助:中国电建核心科技攻关项目(DJ-HXGG-2023-08);中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司科技项目(XBY-DKY-2023-26)
通讯作者: 张明财(1986-),男,博士,高级工程师,2021年毕业于中南大学,主要从事水利水电工程物探探测与检测工作。Email:csuzmc@163.com
作者简介: 李栋(1993-),男,工程师,2019年毕业于长安大学,主要从事水利水电工程地球物理勘查工作。Email:465002395@qq.com
引用本文:   
李栋, 张明财, 吴远洋. 音频大地电磁接地电阻校正技术研究[J]. 物探与化探, 2025, 49(3): 614-619.
LI Dong, ZHANG Ming-Cai, WU Yuan-Yang. Exploring a correction technology for ground resistance in audio-frequency magnetotelluric measurements. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(3): 614-619.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2025.1173      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2025/V49/I3/614
Fig.1  接收回路等效电路
Fig.2  电场幅值与接地电阻关系
Fig.3  视电阻率与接地电阻关系
Fig.4  阻抗相位与接地电阻关系
桩号/m R 桩号/m R 桩号/m R 桩号/m R
0 12 407 180 7 917 370 10 456 580 12 644
30 18 037 210 11 800 400 6 305 610 9 207
60 13 930 240 8 561 430 5 389 640 10 434
90 22 457 270 11 571 460 4 123 670 9 534
120 12 914 300 8 323 490 5 392 700 9 506
150 12 849 340 8 030 550 7 340 730 7 846
Table 1  L1线各测点接地电阻
Fig.5  90 m点视电阻率校正前后曲线
Fig.6  580 m点视电阻率校正前后曲线
Fig.7  L1线校正前阻抗相位极坐标
Fig.8  L1线校正后阻抗相位极坐标
Fig.9  L1线校正前反演电阻率剖面
Fig.10  L1线校正后反演电阻率剖面
层底深度/m 地层时代 岩性 地质描述
16.7 第四系 粉土 全新统冲湖积粉土,灰黄色,结构松散,成分以粉粒为主,含云母,土质均匀,呈软塑状态,较为饱和。
60.6 第四系 粉质黏土 上更新统冲洪积粉质黏土,灰黄色,土质均匀,以粉粒、黏粒为主,黏性较好,切面光滑,呈可塑状态,较为饱和。
69.8 第四系 粉质黏土 中更新统冲洪积粉质黏土,灰黄色,土质均匀,黏粒含量较高,含粉砂及云母,呈可塑状态,较为饱和。
94.0 白垩系 砂岩 白垩系砂岩,红褐色,粗粒结构,中厚层构造。层面裂隙发育强烈,泥质充填。
99.7 白垩系 泥质粉砂岩 白垩系泥质粉砂岩,青灰色,细粒结构,中薄层构造,层间裂隙发育强烈,含有较多泥质充填。
Table 2  ZK204编录资料
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