重庆交通大学 河海学院 重庆 400074
摘要：本文从电阻率层析成像的发展、基本原理及实现方法等方面介绍了电阻率法的研究概况，说明了电阻率法的研究现状、各种正演反演方法及其优缺点的研究概况和应用研究进展。最后，本文对电阻率法的发展做出了一定的展望。
关键词：电阻率层析成像；原理；解析表达；实现方法；
Study on rock damage based on resistivity tomography
Wu Guoyin
(School of Hohai, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074，China)
Abstract:It introduces the research overview of resistivity tomography from the aspects of the development,the basic principle and the realization method in this paper. The research status of resistivity method,various forward inversion methods and their advantages and disadvantage are described.In the end,the future development of resistivity tomography is forecasted in this paper.
Key words:resistivity tomography;principle;analytic expression;realization method;
1引言
电阻率法是20世纪初提出的一种地球物理勘探方法。1942 年，美国测井工程师Archie利用双对数坐标研究了饱和砂岩岩样的电阻率和孔隙度之间的关系。随着地球物理勘探技术的提高，该方法的应用推广也得到了不断发展。1987年岛裕雅等初次采用了“电阻率层析成像”一词，并提出了反演方法。之后，美、日学者对电阻率层析成像从各方面展开了研究。电阻率层析成像有独特的优点：场源易实现，不破坏现场，成本低，分辨率高，穿透深度大，尤其适合浅层结构工程探测。
国内对电阻率层析成像的研究开始于20世纪90年代中后期。白登海[1]、董清华[2]、刘国强[3]等人对电阻率层析成像理论以及正反演方法进行了深入的研究；毛先进[4]、底青云[5]等人在正演计算效率方面做了大量研究，并取得了良好的进展。
2电阻率层析成像的基本原理
电阻率层析成像是通过向地下供电，形成以供、电电极为源的等效点电源激发的电场，再由在不同方向观测的电位或电位差来研究探测区的电阻率分布的一种地球物理方法[6]。
电阻率层析成像是一种不适定的地球物理反问题，它的解往往不具有惟一性，必然依赖于正演或其他先验信息才能实际成像，因此它的数据采集应尽可能地密集、全方位、精确可靠，才能使成像更真实可靠。
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3电阻率层析成像的实现方法
3.1有限元法
有限单元法在电阻率层析成像的应用开始于1991 年Daily和Owen；三维电阻率反演的有限元方法则在1994年由Sasaki论述得出。
由于该方法是将成像区域作网格剖分后描述其地电模型的，所以网格剖分越细，电极间距越小，成像质量越高。有限单元法优点是对任意地形、任意电性分布都可作数值模拟，无须进行地形校正。
3.2佐迪法
佐迪反演是迭代拟合法的一种代表方法。其实质是用实测数据作为初始模型的自动试错方法[7]。其基本做法是，假定地层的层数和测深曲线上的点数数量相同。使用初始模型计算得到一条理论电测深曲线，并对比该曲线与野外实测曲线，之后进行迭代处理直至模型曲线与实测曲线的拟合程度达到最大。成功使用这类方法需要满足两个基本条件：（1）正演方法的可靠性；（2）研究者要有一定的经验积累。
3.3电流线追踪法
底青云等人类比地震走时射线追踪技术，提出了电流线追踪电位电阻率成像方法[8]。基本原理是将模型区域网格化成一系列子区域，每个子区域的电性结构视作常数，电流线追踪时对逐个网格块进行追踪。网格块边的某点作为始点，电流线从这点射出至网格块边的另一点，然后进入到另一个网格块的一点再从该点再次射出，如此循环。本算法优点是省时，需要的计算机内存也较小，但缺点是成像精度低，还未能实用化。
4展望
近十几年来，电阻率层析成像技术在发展中取得了许多成果。然而，因为相关领域数据严重短缺，地电结构复杂等因素，电阻率层析成像现有的实现方法都还存在分辨率较低，还不能完全满足生产实践的需要等问题。今后电阻率成像研究的重点应在以下几个方面：
（1）电阻率观测方式是研究的重要方面，关系到野外观测的成本和效率以及数据的分辨率和反演效果；
（2）实践应用中，提高对反演解释速度及有效性还需要对反演方法中正演方法的进一步研究。
参考文献
[1] 白登海，于晟.电阻率层析成像理论和方法[J].地球物理学进展，1995，l0(1):56~75
[2] 董清华，田宪谟.井间电阻率成像中Frechet导数的算法比较[J].物探化探计算技术，1997，19(1):41~45
[3] 刘国强.摄动求解Frechet导数的电阻率层析成像方法[J].地震地质，2001，23(2):314~320
[4] 毛先进，鲍光淑.一种适于电阻率成像的正演新方法[J].地球物理学报，1998，41(增):385~393
[5] 底青云，王妙月.积分法三维电阻率成像[J].地球物理学报，2001，24(6):843~851
[6] 赵明阶, 徐容, 王俊杰, 王朋.电阻率成像技术在土石坝渗漏诊断中的应用[J].重庆交通大学学报(自然科学版)，2009。28（6）:1097~1101
[7] 王兴泰，李晓芹.电阻率图像重建的“佐迪”反演及应用效果[J].物探与化探，1995，20(3):228~233
[8] 底青云，王妙月.电流线追踪电位电阻率层析成像方法初探[J].地球物理学进展，1997，12(4):27~34
姓名：吴国印 性别：男 籍贯：河北省石家庄市 职称：无 研究方向：水工建筑物设计理论及健康诊断技术
论文作者:吴国印
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/24
标签：电阻率论文; 层析论文; 方法论文; 网格论文; 青云论文; 曲线论文; 电流论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;