附錄B
（規(guī)范性附錄）
土壤電阻率的測量
B.1總則
B.1.1測量目的
為解決本標(biāo)準(zhǔn)中涉及土壤電阻率ρ的相關(guān)規(guī)定和計算公式中的要求，附錄B引用了 GB/T 17949.1—2000的相關(guān)內(nèi)容。
B.1.2 一般原則
B.1.2.1 土壤電阻率是土壤的一種基本物理特性，是土壤在單位體積內(nèi)的正方體相對兩面間在一定電場作用下，對電流的導(dǎo)電性能。一般取每邊長為10 mm的正方體的電阻值為該土壤電阻率ρ,單位為 Ω·m。
B.1.2.2 土壤電阻率的影響因子有：土壤類型、含水量、含鹽量、溫度、土壤的緊密程度等化學(xué)和物理性質(zhì)，同時土壤電阻率隨深度變化較橫向變化要大很多。因此，對測量數(shù)據(jù)的分析應(yīng)進行相關(guān)的校正。本標(biāo)準(zhǔn)只對接地裝置所在的上層（幾米以內(nèi)）土壤層進行測量，不考慮土壤電阻率的深層變化。
B.1.2.3在進行土壤電阻率測量之前，宜先了解土壤的地質(zhì);和地質(zhì)構(gòu)造，并參見表B.1,對所在地土壤電阻率進行估算。
表B.1地質(zhì)期和地質(zhì)構(gòu)造與土壤電阻率
|
土壤電阻率/Ω·m |
第四紀 |
白堊紀
第三紀
第四紀 |
石炭紀
三疊紀 |
寒武紀
奧陶紀
泥盒紀 |
寒武紀前
和寒武紀 |
|
1（海水） |
|
|
|
|
|
10 （特低）
30（甚低）
100 （低）
300 （中）
1000（高）
3000（甚高）
10000(特高)
|
砂質(zhì)黏土
黏土
白堊 |
白堊
暗色巖
輝綠巖
頁巖
石灰石
砂巖 |
|
|
頁巖
石灰石
砂巖
大理石 |
砂巖
石英巖
板石巖
花崗巖
片麻巖 |
|
|
|
表層為砂礫和石子的土壤 |
|
B.1.2.4 土壤電阻率的測量方法有：土壤試樣法、三點法（深度變化法）、兩點法（西坡Shepard 土壤電阻率測定法）、四點法等，本標(biāo)準(zhǔn)主要介紹四點法。
B.1.2.5在采用四點法測量土壤電阻率時，應(yīng)注意如下事項：
a） 試驗電級應(yīng)選用鋼接地棒,且不應(yīng)使用螺紋桿。在多巖石的土壤地帶，宜將接地棒按與鉛垂方向成一定角度斜行打入，傾斜的接地棒應(yīng)躲開石頭的頂部；
b） 試驗引線應(yīng)選用撓性引線，以適用多次卷繞。在確實引線的長度時，要考慮到現(xiàn)場的溫度。引線的絕緣應(yīng)不因低溫而凍硬或皸裂。引線的阻抗應(yīng)較低；
c） 對于一般的土壤，因需把鋼接地棒打入較深的土壤，宜選用質(zhì)量為2 kg?4 kg的手錘；
d） 為避免地下埋設(shè)的金屬物對測量造成的干擾，在了解地下金屬物位置的情況下，可將接地棒排列方向與地下金屬物（管道）走向呈垂直狀態(tài)；
e） 在測量變電站和避雷器接地極的時候,應(yīng)使用絕緣鞋、絕緣手套、絕緣墊及其他防護手段，要采取措施使避雷器放電電流減至最小時，才可測試其接地極；
f） 不要在雨后土壤較濕時進行測量。
B.2測量方法（四點法）
B.2.1 等距法或溫納（Wenner）法
將小電極埋入被測土壤呈一字排列的四個小洞中，埋入深度均為b，直線間隔均為a。測試電流I流入外側(cè)兩電極，而內(nèi)側(cè)兩電極間的電位差V可用電位差計或高阻電壓表測量，如圖B.1所示。設(shè)a為兩鄰近電極間距，則電阻率ρ按式（B.1）計算：
（B.1）
式中:
ρ—— 土壤電阻率，單位為歐姆米（Ω·m）；
R——所測電阻，單位為歐姆（Ω）；
a——電極間距，單位為米（m）；
b——電極深度，單位為米（m）。
當(dāng)測試電極入地深度b不超過0.1 a，可假定b = 0,則計算公式可簡化為式（B.2）:
ρ = 2πaR （ B.2 ）
B.2.2 非等距法或施倫貝格—巴莫（Schlumberger—Palmer）法
主要用于當(dāng)電極間距增大到40 m以上，采用非等距法，其布置方式見圖B.2。此時電位極布置在相應(yīng)的電流極附近，如此可升高所測的電位差值。
這種布置，當(dāng)電極的埋地深度b與其距離d和c相比較甚小時，則所測得電阻率可按式（B.3）計算:
ρ =πc（c+d）R/d （B.3 ）
式中：
ρ——土壤電阻率，單位為歐姆米（Ω·m）；
c——電流極與電位極間距，單位為米（m）；
R——所測電阻，單位為歐姆（Ω）；
d——電位極距,單位為米（m）。
B.3測量數(shù)據(jù)處理
B.3.1為了了解土壤的分層情況，在用等距法測量時，可改變幾種不同的a值進行測量，如a=2m、 4m、5m、10 m、15m、20m、25m、30m 等。
B.3.2根據(jù)需要采用非等距法測量，測量電極間距可選擇40m、50m、60m。按式（B.3）計算相應(yīng)的土 壤電阻率。根據(jù)實測值繪制土壤電阻率ρ與電極間距的二維曲線圖。采用蘭開斯特一瓊斯（The La- neaste-Jones）法判斷在出現(xiàn)曲率轉(zhuǎn)折點時，即是下一層土壤，其深度為所對應(yīng)電極間距的2/3處。
B.3.3 土壤電阻率應(yīng)在干燥季節(jié)或天氣晴朗多日后進行，因此土壤電阻率應(yīng)是所測的土壤電阻率數(shù)據(jù)中最大的值，為此應(yīng)按式（B.4）進行季節(jié)修正：
ρ=ψρ0 （B.4 ）
式中：
ρ0——所測土壤電阻率,單位為歐姆米（Ω·m）；
ψ——季節(jié)修正系數(shù)，見表B.2。
表B.2根據(jù)土壤性質(zhì)決定的季節(jié)修正系數(shù)表
|
土壤性質(zhì) |
深度/m |
ψ1 |
ψ2 |
ψ3 |
|
黏土 |
0.5 ?0.8 |
3 |
2 |
1.5 |
|
黏土 |
0.8 ~3 |
2 |
1.5 |
1.4 |
|
陶土 |
0?2 |
2.4 |
1.36 |
1.2 |
|
砂礫蓋以陶土 |
0?2 |
1.8 |
1.2 |
1.1 |
|
園地 |
0?3 |
1.7 |
1.32 |
1.2 |
|
黃沙 |
0?2 |
2.4 |
1.56 |
1.2 |
|
雜以黃沙的砂礫 |
0?2 |
1.5 |
1.3 |
1.2 |
|
泥炭 |
0?2 |
1.4 |
1.1 |
1.0 |
|
石灰石 |
0?2 |
2.5 |
1.51 |
1.2 |
注：ψ1——在測量前數(shù)天下過較長時間的雨時選用；
ψ2——在測量時土壤具有中等含水量時選用；
ψ3——在測量時，可能為全年最高電阻，即土壤干燥或測量前降雨不大時選用。 |
B.4測量儀器
可按GB/T 17949.1-2000第12章中測量儀器的規(guī)定選用下列任一種儀器:
a） 帶電流表和高阻電壓表的電源；
b） 比率歐姆表；
c） 雙平衡電橋；
d） 單平衡變壓器；
e） 感應(yīng)極化發(fā)送器和接收器。
