一种用于电阻率层析成像的跨孔电极的制作方法

本技术公开了一种用于电阻率层析成像的跨孔电极，属于水文地球物理勘探。

背景技术：

1、水文地球物理勘探中，高密度电法主要用于水文过程中水分分布与传输动态研究领域，通常在地表按照测量线或平面安装不锈钢电极，或者在研究目标四周土壤中布置跨孔电极，设置供电电极和测量电极，通过供电电极向地下供电并测量电阻率分布，根据电阻率分布反演土壤内部水分状态，并通过时间上的连续电阻率空间变化测量，分析水分运移情况。其中地表电极的探测深度范围不足，而跨孔电极可以在探测深度上获得更高分辨率的电阻率数据。

2、授权公告号为cn212060599u的实用新型专利公开了一种含环状电极的电阻率探测管，以绝缘管体为支撑，将所需要的电极与测线通过在管体上切割凹槽并安装进行一体化加工。授权公告号为cn210835274u的实用新型专利公开了一种基于高密度电阻率法的勘探电极安装结构，利用螺旋叶旋入地面插设，方便安装。授权公告号为cn112362972b的实用新型专利公开了一种螺旋电极电阻率探杆及其监测方法，改进了电阻率探杆贯入装置，并通过探杆的电极复原装置，将螺旋电极转化为等间距分布的环形电极，降低了开挖钻孔并回填的时间。上述这些专利中涉及的探测装置均是一体化制作成型。一方面，这种一体化制作的跨孔电极，只适用于当前试验，每次试验都需要根据实际探测深度确定所需的电极数量及测线长度，无法进行批量化组装，制作效率低。另一方面，这种跨孔电极的管体很容易造成内部蓄水，会直接影响原位监测结果，同时结构稳定性较差，在安装中很容易受到损坏。因此水文地球物理勘探中，高效、经济、可靠的跨孔电极如何制作，还有待进一步解决，以促进跨孔电极的模块化制作和组装，保证跨孔电极结构稳定并且内部防水防潮，获取准确性更可靠的测量结果。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提出一种高效、经济、可靠的跨孔电极，以克服现有一体化测量装置无法批量组装，制作效率低，以及探测装置内部蓄水影响原位监测结果等问题，以在深度上获得更高分辨率、更准确的水分分布与传输信息。本跨孔电极采用分段制作的方法，可根据每次试验需求增加或减少绝缘管数量，组装简单又高效。另外通过管体内部填充环氧树脂灌封胶，避免内部蓄水影响监测结果，同时增强跨孔电极的结构稳定性，可靠性更高，从而为高密度电阻率法提供一种高效、经济、可靠的探测装置，进一步提高勘测数据的深度分辨率，为水文学中“关键带”内部结构识别和水分运移过程研究提供必要的技术与数据支持。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：提供一种用于电阻率层析成像的跨孔电极，包括若干段固定长度的绝缘管(1)，各段绝缘管(1)管体外壁底部有一圈不锈钢环形电极(2)，绝缘管(1)径内穿入有导线(4)，各段绝缘管(1)底部设有固定端(3)，固定端(3)用于固定在各段绝缘管(1)底端的不锈钢环形电极(2)，导线(4)的一端与固定端(3)及环形电极(2)连接，导线(4)的另一端从绝缘管(1)内伸出，各段绝缘管(1)通过502强力胶水粘合形成跨孔电极棒体，并在电极棒体内填充环氧树脂灌封胶(5)。

3、优选的，各段绝缘管(1)长度相等并为5至100厘米，多个所述绝缘管(1)之间通过502胶水贯通连接，所述绝缘管(1)相互接触的横截面边缘设有用于粘结固定的胶水，用于形成等间距串联的若干个观测电极。

4、优选的，不锈钢环形电极(2)的外径大于各段绝缘管(1)的外径，不锈钢环形电极(2)的高度为0.5至5厘米。

5、优选的，所述的固定端(3)在绝缘管(1)内外设置有螺栓和螺帽，固定端(3)与导线(4)连接。

6、优选的，环氧树脂灌封胶(5)填充绝缘管(1)内部直至成型固结，防潮防水，并起到支撑跨孔电极棒体的作用，在土中安装和取出过程中可以避免电极体歪斜或错位。

7、优选的，绝缘管(1)为pvc或亚克力材质，绝缘管(1)外壁光滑或带有螺纹。

8、一种用于电阻率层析成像的跨孔电极制作方法，包括如下步骤：

9、步骤1，确定不锈钢环形电极(2)的长度大于绝缘管(1)的外横截面周长，使用切割机截取宽度为0.5-5cm的不锈钢片作为环形电极(2)；

10、步骤2，取一段绝缘管体，将不锈钢环形电极(2)缠绕在绝缘管(1)的底端，不锈钢环形电极(2)与绝缘管(1)的底端边缘对齐，缠绕时应裹紧不松脱，保证不锈钢环形电极(2)与绝缘管(1)表面充分贴合，且起点和终点交叠，并使用绝缘胶带沿缠绕方向捆绑固定；

11、步骤3，使用手枪钻在不锈钢环形电极(2)交叠处钻孔，穿透不锈钢环形电极(2)和绝缘管(1)一侧管壁，首先将一定长度的导线(4)连接到螺栓上，保证导线(4)的长度大于绝缘管(1)长度，然后将带有导线(4)的螺栓从绝缘管(1)上端进入绝缘管(1)内部穿入钻孔内，螺帽在绝缘管(1)外侧安装并紧固，最后取下缠绕在绝缘管(1)上的绝缘胶带；

12、步骤4，重复步骤2和步骤3，得到若干段带有不锈钢环形电极(2)和连接导线(4)的绝缘管(1)，在进行第二段绝缘管(1)制作时，导线(4)长度需要大于2倍的绝缘管(1)长度，在进行第三段绝缘管(1)制作时，导线(4)长度需要大于3倍的绝缘管(1)长度，以此类推；

13、步骤5，在各段绝缘管(1)底部的横截面边缘涂抹502强力胶水，按照制作顺序，使各段绝缘管(1)涂有胶水的一端接触，将各段绝缘管(1)连接在一起。在整个绝缘管(1)的最底部使用同样为pvc或亚克力材质的圆形薄片密封，圆形薄片的直径等于绝缘管(1)的外径；

14、步骤6，根据整个绝缘管(1)的内部体积和环氧树脂灌封胶密度，估算需要的环氧树脂灌封胶水质量，将所需环氧树脂灌封胶(5)倒入准备好的干净容器内，进行充分搅拌；

15、步骤7，将整个绝缘管(1)垂直于地面放置，并使用绝缘胶带固定到支撑架上，向整个绝缘管(1)内部缓慢注入配制好且搅拌均匀的环氧树脂灌封胶(5)直至将其注满；静置24小时，使得环氧树脂灌封胶(5)在管体内充分填充，针对环氧树脂灌封胶(5)在绝缘管(1)内的轻微下沉，再次配制环氧树脂灌封胶(5)来补充注满，直至成型固结；

16、步骤8，使用万用表测试跨孔电极的电路连通性，万用表一端接触伸出绝缘管(1)的导线(4)，一端接触其连接的不锈钢环形电极(2)，听到“蜂鸣”声，说明导线即连通；

17、步骤9，根据现场探测环境，确定用于电阻率层析成像的跨孔电极长度和个数。重复步骤1-8，可以获得多根跨孔电极，形成垂直于地面，等距环绕在探测目标体周围的跨孔电极组。

18、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

19、一、相对于目前在一整根绝缘管体上通过切割凹槽来安装电极和测线的方法，本实用新型将环形电极通过固定端安装在各段绝缘管体底部，各段绝缘管体通过502强力胶水粘合固定，保证测量电极之间的距离均等。这种分段制作方式可以根据每次试验需求增加或减少用于粘合的绝缘管体数量，环境适用性更强，同时明显提高制作效率。

20、二、现有跨孔电极的内部极其容易蓄水，直接影响监测结果，同时由于结构稳定性较差，在安装中很容易受到损坏。本实用新型采用环氧树脂灌封胶填充绝缘管体内部，可以防止管体内部聚集水分影响信号质量和测量结果，同时能够避免跨孔电极歪斜，保证跨孔电极结构的稳定性。

21、三、本跨孔电极采用分段制作的方法，可根据每次试验需求增加或减少绝缘管数量，组装简单又高效。另外通过管体内部填充环氧树脂灌封胶，避免内部蓄水影响监测结果，同时增强跨孔电极的结构稳定性，可靠性更高，从而为高密度电阻率法提供一种高效、经济、可靠的探测装置，进一步提高勘测数据的深度分辨率，为水文学中“关键带”内部结构识别和水分运移过程研究提供必要的技术与数据支持。