土壤电阻率测试常见问题

土壤电阻率测试常见问题

毛瑞

（江苏省地质环境勘查院，江苏南京210000）

摘要：现阶段，测试土壤电阻率的方法不仅仅包括深度变化法、两级法，还有四级等距法。相对于前两种测量方法而言，四级等距法操作较为简便，因此受到了广泛的应用。但是受到复杂土壤情况的影响，如果测量的仪器或者测量的原理与测试的场地出现了不吻合的现象，则会大大降低测试数据的准确性。同时，在测试的过程中还会发生数据超过仪器量程的现象，进而引发报警，使得相应的数据无法得到更好的应用。特别是这样的数据并不能为后续的评估计算工作提供有效的支撑。因此，本文深入分析了土壤电阻率测试中常常出现的问题，并提出了相应的解决方法，为之后的测试工作提供了参考。

关键词：土壤电阻率测试；干扰因素；电极

1.土壤电阻率测试常见问题

1.1受到自然环境的影响和测试场地的影响

土壤电阻率的不同主要取决于复杂的土壤结构和不同的地下含水层分布等因素，使得土壤电阻率无论是在垂直方向还是水平方向皆出现了不同。因此，在测量过程中如果没有对周边的环境或者土壤内部中分布的各种金属设施予以重视，则会直接影响最终的测量数据。进而使得测量数据与实际情况出现较大的偏差。因此，测试的场地对土壤电阻率的测试发挥着至关重要的作用。

土壤电阻率测试的主要目的就是能够通过测试掌握某块区域土壤的导电特征。这种测试的结果能够为之后开展雷击风险评估或者接地系统设计等提供可支撑的条件。因此，在对土壤区域进行测量时，应该充分对内部是否埋有金属设施等进行考察，以减少测试数据与实际测试偏差相背离的现象。例如：某一土壤区域中埋有金属管线和其他的金属接地体；在对某栋建筑的附近土壤区域进行测试时，该区域下面就是一个地下停车场，如果对这部分的土壤区域进行测试，其最终测量的数据将毫无意义。同时，如果测试区域中有很多管线穿插，测试时应该将测试的电极所连成的直线与金属管线走向垂直。因此，在对某一工程进行现场的勘查工作时，为了保障测试的数据具有可靠性和准确性，则需要在埋设各种管线之前进行测试。

1.2测试的电阻率值超出仪器量程

在测试的过程中，经常会发生测试仪器报警的现象，例如：测试仪器测量时测试的数值超出仪器量程的现象。例如：某一土壤区域进行测试时，所选用的测试仪器为KB2717，测量的量程为0.000Ω—999kΩ。当测试的过程中测试仪器显示测试阻值为999kΩ，即超过仪器量程，仪器将会立即发出报警的声音。当阻值超出量程时，则代表这样的数据并不可取，需要将电流极重新取出，经过再次打桩-浇水等工序后，直至测试的阻值恢复到规范的范围值内。根据相关的理论分析，测试极的接地阻值并不能在一定程度上使测试结果出现偏差，但是如果接地阻值超过一定的限值后，就会使仪器的测试电流出现过小的现象，进而无法达到相关测试仪器的灵敏要求，使得测试的电流和杂散电流的性质相同，导致测试的结果超过仪器量程值。因此，为了能够减少这种现状的发生，可以在土壤电阻率的测量时，降低电流极的接地电阻，通过将电流极插的更深、持续浇水、并联电流极等方法以降低测量值超出仪器量程值的现象，从而达到预期制定的目标。另外，还可以对测试的电压进行提高，以减少该种现象的发生，但是这种方法存在一定的危险性，并不值得在测试工作中应用。

1.3电极埋设深度的影响

电极埋入的深度具有一定的规范要求，根据不同的土壤区域情况，即埋入深入一般≦0.1a，或者≦0.05a；有些测量的仪器中对电极埋入的深度进行了说明，即有些说明中提出了电极埋入深度应该≦0.3a。电极埋入的深度能够使打入的电极不影响到地中电流分布。因此，为了能够保障埋深的深度符合要求，使得最终的数据偏差降到最小，则需要根据常用的电极公式进行计算后，对计算的数值进行确定，从而有效降低数据的偏差。

1.4土壤电阻率与矿物组分的影响

矿物组分的电阻率与土壤电阻率有着直接的关系，即严重影响了土壤电阻率的测试值。自然界矿物的电阻率所发生的变化较大，根据导电方式将电子导电性、半导体导电型和晶体离子导电型分成三类。其中天然金属、石墨等的导电性较高，电阻率极底。同时，金属氧化物和硫化物等电阻率也相对较低。而自然界中的一些造岩矿物，例如：长石或者石英等具有较高的电阻率值。因此，在土壤电阻率测试时如果没有对这些矿物进行挖掘和考察，将会直接影响到最终的测试值。

2土壤电阻率测试干扰因素及处理措施

2.1减少接地不良的现象

直流电法通常都是运用电极为地下提供电源，逐渐变成稳恒电流场，经过对电极之间的电位差进行测量计算后，可以将计算结果看作电阻率。所以，电极接地条件与电极间测量结果具有密切的关系。

电极在接地过程中会受到很多方面的影响，比如接地附近岩石的电阻率、电极表面的氧化程度等。如果土地表层的电阻率较高、电极接触面狭窄都会对接地电阻造成直接影响，从供电电极两端来看，会减少供电电流，对接地深度的测量结果造成直接影响；从测量电极M与N两点来看，会导致测量电位差存在较大的差别，不能保证测量结果的准确度。通常情况下，在电极接地过程中可以采取如增加电极深度、浇水等方式减少接地电阻值；同时还能够将多个电极进行关联，从而在一定程度上减少接地电阻值。

2.2电极极化效应

因为受到外电场的影响，金属电极和土壤二者之间会出现化学反应，在这种情况下就会使现有的电偶层逐渐变成具有新电势的电偶层，这种现象就是电极极化效应。从测量电极M与N这两点来看，如果电极表面出现极化电位，就会导致M与N两点之间存在极化电位差，在这种情况下不能使测量结果的精确性得到有效保证。电极极化效应会受到很多外界因素的影响，比如电极周边的土壤中含有溶液离子的浓度、电极的材质等。假如电极的材质是由铁、铝制作而成，出现极化效应的概率就比较高，然而黄铜、紫铜材质的电极就不容易发生极化效应。鉴于此，在接地时最好选择铜电极或者是不极化电极。

2.3解决其他干扰影响

在采用四极法对土壤电阻率值进行测量时，应保障四个电极都在一条直线上，在根据四极电阻率计算公式计算出电阻率的值。如果四个电极并不在同一条直线上时，就会使得最终的测试值出现偏差。因此，为了能够减少误差的存在，根据相关的规范要求，电极实际放线方向偏离预定方向小于°。

土壤电阻率测试时需要铺设长距离的导线，导线在使用过程中避免出现破损的现象。另外，仪器或者电池箱如果发生破损不仅会发生漏电的现象，特别是供电导线的漏电还会对观测的结果产生较大的影响。越靠近测量电极M或N的影响越大。而测量导线则会对观测的结果产生的影响较小。因此，在野外的作业中，需要对电力系统进行检查，是否发生漏电的现象，这样才能减少漏电的现象而对测量产生一定的干扰。

地形的复杂也会对土壤电阻率的测量值产生一定的影响。因此，在地形较为起伏的地区，应该将电极放线方向顺着起伏地形走向进行布置，这样才能避免跨越较大的沟或者坎，从而得出最为准确的测量值。

结束语

土壤电阻率的测试已经成为现场勘察工作最为关键的环节，虽然测试的方法能够对测试的结果产生一定的影响，但是土壤电阻率的测试是一项比较系统的工程，电阻率值会受到土壤情况、周边环境、测试场地等多方面的影响。本文在深入探究土壤电阻率测试过程中常见的问题，提出了相应的解决对策，从而为之后开展土壤电阻率的测试工作提供了指导意义。

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