Полевые работы c прибором ЭСК-1 по методу естественного электрического поля

1. Монтаж установки для метода естественного электрического поля. Наблюдения методом естественного электрического поля могут быть выполнены установками двух типов: установкой для съемки потенциала, когда потенциал измеряется по профилю относительно некоторой постоянной точки, и установкой для съемки градиентов, когда между двумя соседними точками профиля измеряется разность потенциалов. Установка первого типа получила наиболее широкое применение ввиду высокой производительности и точности измерений, технической простоты наблюдений и простоты камеральной обработки полученных данных. Установка для съемки градиентов применяется лишь в тех случаях, когда из-за сильных промышленных помех наблюдения с длинными линиями становятся невозможными.
Установка для съемки потенциалов (рис. 49) состоит из приемных электродов M и N, катушки К с проводом и измерительного прибора.
Монтаж установки для съемки градиентов заключается в подготовке электродов, намотке провода на катушку и в подготовке разъемных соединений.
При работе по методу естественного электрического поля применяют неполяризующиеся электроды, устройство которых показано на рис. 41 и описано ранее. В работе с одной установкой используют комплект, состоящий из 4—5 электродов, который готовят за сутки до начала работ. Электроды тщательно промывают дистиллированной водой, а их металлические части очищают тонкой наждачной бумагой и промывают в 10—15%-ном растворе азотной кислоты. Для заливки электродов готовят 3—4 л насыщенного раствора химически чистого медного купороса. В сосуды электродов кладут несколько кристаллов медного купороса и заливают их приготовленным раствором. Электроды помещают в пластмассовую или фаянсовую кювету, залитую раствором медного купороса до полного погружения в него сосудов. Электроды нумеруют, а их клеммы соединяют одну с другой короткими проводниками. В таком состоянии электроды находятся в течение всего периода съемки. Это позволяет поддерживать электродный потенциал постоянным и близким по значению для всех электродов.
В методе естественного электрического поля для соединения электродов используют легкие провода в хлорвиниловой изоляции. Длину провода для установки, измеряющей потенциал, определяют в зависимости от длины профиля или размеров участка, на которых ведутся наблюдения. Один конец провода припаивают к клеммам панели катушки, провод наматывают на катушку и другой его конец заделывают в одноштырьковую вилку. Последняя служит для соединения провода, с клеммой электрода М.
Для подключения измерительного прибора к электроду N и к панели катушки используют два куска провода длиной 3—4 м. Конец одного куска провода заделывают в обычную электрическую вилку, которая подключается к панели катушки, а конец другого — в одноштырьковую вилку, служащую для подключения к клемме электрода N. Оставшиеся концы обоих кусков провода заделывают в электрическую вилку (при работе с прибором ЭСК-1).
2. Техника полевых измерений по способу потенциала. Наблюдения по методу естественного электрического поля на участке выполняют по заранее разбитым профилям. Направление профилей ориентируют вкрест простирания исследуемых объектов. Сеть съемки (расстояние между профилями и точками) определяют в соответствии с размерами поисковых объектов и детальностью изучения последних.

Для решения поисковых задач на участке разбивают сеть профилей, показанную на рис. 49. Посередине участка по простиранию предполагаемых геологических объектов прокладывают магистраль. По обе стороны от магистрали перпендикулярно к ней располагают профили. Точки наблюдений закрепляют колышками с надписью номеров профилей и пикетов.
При выполнении съемки потенциалов электрод N заземляют на магистральном (нулевом) пикете данного профиля, а электрод M последовательно перемещают по пикетам профиля сначала в одном направлении от магистрали, затем — в другом. Катушку с проводом устанавливают на магистрали у нулевого пикета. Наблюдения выполняет бригада в составе оператора, вычислителя, рабочего на катушке и рабочего на электроде М. Порядок измерений следующий.
1. Перед началом и после наблюдений на профиле измеряют поляризацию электродов. С этой целью электроды M и N устанавливают во влажную землю на расстоянии 10—20 см один от другого, подключают (электрод M через катушку с проводом, а электрод N — непосредственно) к измерительному прибору, после чего замеряют разность потенциалов, которая рассматривается как поляризация электродов. Путем указанных измерений из комплекта электродов подбирают такую пару, у которой поляризация не превышает 2 мв.
2. Электрод N заземляют на нулевой точке пикета, а электрод M — в первой точке. Электроды устанавливают в предварительно выкопанные лунки с влажной землей. Если почва сухая, лунки перед началом измерений поливают водой. Чтобы исключить влияние фильтрационных э. д. с. на измеряемое естественное поле, лунки поливают не менее чем за 1 ч до измерений.
3. Рабочий на катушке подключает провод от измерительного прибора к панели катушки, оператор подключает цепь MN к прибору и измеряет разность потенциалов. Вычислитель записывает полученный замер в журнал со знаком плюс или минус в зависимости от показания переключателя полярности измерительного прибора. После записи показаний прибора в журнал вычислитель наносит полученное значение разности потенциалов на полевой график, который он строит на миллиметровой бумаге; показания откладывает от нулевой линии (вверх со знаком плюс и вниз со знаком минус), а нулевой точке профиля, в которой заземлен электрод N, приписывает нулевой потенциал.
4. После нанесения значения потенциала в первой точке на график оператор дает команду переставить электрод M во вторую точку. Рабочий на центре установки отключает провод измерительного прибора от панели катушки, рабочий на электроде растягивает провод до второй точки, заземляет электрод и включает его в измерительную цепь. После этого выполняют следующее измерение.
Описанный процесс повторяют до тех пор, пока не будет сделано измерение в конечной точке профиля. Далее провод сматывают на катушку и выполняют измерения на противоположном от магистрали отрезке профиля. При сматывании провода на каждой (в нормальном поле) десятой или пятой (в аномальном поле) точке выполняют повторные измерения.
После окончания наблюдений на первом профиле электрод M устанавливают рядом с неподвижным электродом и измеряют их поляризацию. Затем подвижной электрод переносят на магистральную точку следующего соседнего профиля и производят увязочный замер. Измерение повторяют несколько раз. Полученный результат за вычетом поляризации электродов рассматривается как разница потенциалов в магистральных точках первого и второго профилей. Эта разница используется при окончательной камеральной обработке результатов съемки участка и позволяет привести все замеры к одному уровню. Аналогичные увязочные замеры производят между магистральными точками всех соседних профилей. При наличии неспокойного естественного поля на участке выполняют дополнительные увязочные замеры между рядовыми точками соседних профилей.
Результаты полевых наблюдений по методу естественного электрического поля записывают в специальный журнал. Форма журнала для съемки потенциала приведена в табл. 18.

В графе 2 журнала (см. табл. 18) записывают наблюденную разность потенциалов, в графе 3 — поляризацию электродов, в графе 4 — разность потенциалов, проведенную к нулевой точке планшета, в графе 5 — дополнительные сведения, в графе 6 — условия работ, условия заземления, характер рельефа местности и другие сведения; графу 4 заполняют при камеральной обработке.
3. Вычисление потенциалов точек и построение графиков потенциала. По данным увязочных наблюдений между соседними профилями вычисляют потенциалы магистральных точек профилей по отношению к начальной точке и записывают в графу 4 журнала (см. табл. 18). Потенциал нулевой точки второго профиля равен отсчету при установке электрода M в эту точку. Потенциал каждой последующей точки магистрали U0n+1 вычисляют по формуле

где Un0 — потенциал предыдущей точки по отношению к нулевой; Unn+1 — потенциал последующей точки (n+1) по отношению к предыдущей точке п.
После определения потенциалов магистральных точек вычисляют значения потенциалов на рядовых точках профиля. На первом профиле, где наблюдения выполнялись при установке электрода N в начальную точку участка, потенциалы рядовых точек будут равны измеренным значениям. Поэтому последние переписывают в графу 4 журнала. Для вычисления потенциала точек на других профилях измеренное значение на данной точке складывают с потенциалом нулевой магистральной точки.
Результаты наблюдений с установкой, измеряющей потенциал, изображают в виде карт графиков или карты изолиний потенциала по данному участку.
На горизонтальной оси графика размечают пикеты, на вертикальной откладывают значения потенциала в точках, причем положительные значения выше, а отрицательные — ниже нулевой линии графика. Горизонтальный масштаб карт графиков должен соответствовать масштабу отчетной карты, а вертикальный обеспечивать возможность четкого анализа графиков.