内 容 简 介

本专报由两部分组成，在第一章“含水岩石激发极化性质的实验研究”中，根据400多个样品测得的近

千条激电二次场放电曲线，指明了样品极化率和半衰减时与多种影响因素的关系；深入研究了粘土物质在砂

－水体系中的作用和机制；总结出了一个能描述放电二次场的数学模型；提出了能有效用于激发极化法找水

的一个新参数——“偏离度”。用实验证实了含水岩石激电二次场的时间叠加性。在第二章“等比装置激电

测深的正演异常规律及反演解释方法的研究”中，通过系统理论计算和模型实验，全面总结了等比装置视极

化率测深曲线在球体、水平圆柱体、板状体及水平地层上的异常规律，指明了与常规对称四极装置的差别，

并给出了相应地电条件下的定性、定量解释方法。

本专报可供地质行业从事电测找水的工程技术人员阅读，也可作为地质院校本、专科生和研究生的专题

教材或参考书。

目 录

绪言

第一章 含水岩石激发极化性质的实验研究

第一节 实验条件与方法技术

一、实验条件

（一）仪器设备

（二）供电电流强度和电流密度

（三）供电时间

二、方法技术

（一）测试样品的备制

（二）测量参数的求取

第二节 含水岩石的极化率和半衰减时与湿度、粒度、孔隙液浓度

（成分）以及粘土含量等因素的关系

一、极化率的实验结果

（一）极化率与湿度的关系

（二）极化率与孔隙液浓度及成分的关系

（三）极化率与粒度及粘土含量的关系

二、半衰减时的实验结果

（一）半衰减时与湿度的关系

（二）半衰减时与孔隙液浓度及成分的关系

（三）半衰减时与粒度及粘土含量的关系

（四）半衰减时与延时及供电电流的关系

第三节 含水岩石激电二次场数学模型及偏离度参数

一、数学模型

（一）数学模型的建立

（二）衰减曲线斜率（K）与湿度、粒度、浓度等因素的关系

二、偏离度参数

（一）偏离度参数的实验规律

（二）偏离度参数的讨论

（三）薄膜极化充放电过程的讨论

三、偏离度参数的实际应用效果

（一）已知井旁的试验对比结果

（二）大泉源乡找水实例

（三）通化市山珍制品厂找水实例

（四）安吉火车站找水实例

（五）郑家堡火车站找水实例

第四节 含水岩石激发极化场的时间叠加性



一、时间叠加性的实验证明

（一）含水自然砂激电信号的叠加现象

（二）数学描述

（三）实验验证

二、时间叠加性的某些应用

（一）进行激电资料换算压制随机干扰

（二）用于定性讨论激电参数的时间特性

（三）激电信号与供电波形的关系

第二章 等比装置激电测深的正演异常规律及反演解释方法的研究

第一节 有限体上等比激电测深的理论与实验结果

一、体极化球体上的正、反演理论结果

（一）正演计算方法

（二）正演计算结果

（三）确定球心埋藏深度的方法

二、水平圆柱体上的正、反演实验结果

（一）单个水平圆柱体上的实验结果

（二）两个垂向组合水平圆柱体上的实验结果

三、板状体上的正、反演实验结果

（一）直立板上的实验结果

（二）倾斜板上的实验结果

（三）水平板上的实验结果

第二节 水平地层上等比激电测深的正演理论结果

一、正演计算方法

（一）视电阻率和视极化率的计算

（二）计算视电阻率的滤波器设计

（三）滤波器的精度检验

二、正演计算结果

（一）二层水平地层

（二）三层水平地层

（三）等比装置与对称四极装置视极化率测深曲线的对比

第三节 水平地层上等比激电测深曲线的反演解释方法

一、改进阻尼最小二乘法

（一）方法原理

（二）反演步骤

二、改进的广义逆矩阵法

（一）方法原理

（二）反演步骤

三、两种反演方法的计算实例及比较

（一）算例1

（二）算例2

参考文献

附录A 不同MN/AB值滤波系数表

附录B 二层及三层水平地层温纳激电测深ηs曲线册

英文摘要

第一章 含水岩石激发极化性质的实验研究

在本章中，我们以自然砂和石英砂作为固体介质。对由不同颗粒度、不同湿度、不同

孔隙液浓度及成分（NaCl，CaCl2，FeCl3）、不同粘土含量组合而成的400多个样品，进行

了较系统的激发极化（IP）放电二次场测量。根据取得的近千条IP放电曲线，在总结规律

的基础上作了理论分析，给出了若干有意义结果。

第一节 实验条件与方法技术

良好的实验条件和正确的方法技术，是取得可靠原始数据的基础。为了保证观测质量，

在正式测量之前，我们对诸如仪器的选择、样品的备制、电极的类型、供电时间长短，电

流密度大小等项内容进行了大量条件性试验。本章将对经试验后确定下来的以上有关内容

作必要描述，借以说明我们的实验条件和方法技术，并给出一些试验结果

一、实验条件

（一）仪器设备

为尽可能测得时域较宽的IP放电曲线，经选择采用美制192型可编程数字繁用表作为

测量仪器。192仪是一种具有61/2字节，快速自动换挡的数字多用仪器，直流电压测量范围

1μV－1200V，电压灵敏度为10μV。仪器内配有7个程序供专门调用，其中程序7可用

来取出仪器主机存贮器中记录的100个放电场采样值。数据采样间隔为0.5s。实验前仪器

已经过同步改装，改装后的192仪器记录数据的首末时间分别为0.03s和14.88s（≈15

s），采样间隔仍为0.15s。从这100个数据中近似按对数间隔抽取11个数值，采样时间依

次为0.03、0.18、0.33、0.63、1.08、1.83、2.8、4.38、6.48、9.9、15s。大于15s的放电场值，

则用秒表记录。

供电电源用稳压源，一次场供电为单向脉冲，供电持续时间用手动控制。此外，为排除供电

过程中电极接触不良造成的微小波动干扰，在供电回路中串联了一个稳流器，不仅保证了供电过

程中电流恒定，还使全部实验采用相同的供电电流强度，以便资料对比。

含水砂样放在33.6×6×6cm3的有机玻璃标本盒中进行测

量。测量用温纳排列（MN＝AB/3＝a＝11.2cm），这样可获得较强

的IP信号。供电电极和测量电极分别为铜片电极和甘汞电极。试

验表明，这种电极组合属于测量结果重复性较好的一种。以下将

会看到，铜片自身的极化效应在本实验所用电流范围内可以不予

考虑。实验装置及测量线路如图1.1.1。

（二）供电电流强度和电流密度

为了提高ΔV2（t）的观测精度，应保证有足够大的供电电流

强度（I）和电流密度（j）。但是，当I和j太大时，供电电极（铜

片）自身产生的极化场将不可忽略，而且测试样品还可能会出现

非线性极化。

为此，分别采用蒸馏水、自来水和一定浓度的电解液作为传

导介质，测量了铜片的电极效应，以便更合理地选择实验所用的电

流强度和电流密度。

在用面状不极化电极供电时的测量结果表明，自来水及蒸馏

水的IP效应相当微弱 （η＜0.01％）。所以，当用铜片电极供

电时，如果能测得可观的二次场，那么，这主要是由铜片极化而产

生的。实验结果表明（如图1.1.2），在0.05—5mA（或j＝

0.17—167μA/cm2）的范围内，铜片电极的电极极化效应可以忽

略。