浅析土壤电阻率的测量与计算取值

摘 要： 本文通过工程实例，介绍了土壤电阻率在测量和工程设计中的应用情况和几点体会，供同行们对土壤土壤电阻率、对称四级电测深、接地电阻 电阻率测量和取值提供参考。
关键词：    
中国分类号：TK3  文献标识码：A   文章标号：2095-2104（2012）03-0001-02
 
Abstract: in this paper, through the engineering examples, introduces the soil resistivity in the measurement and the application to engineering design and several experience, for the colleagues on soil resistivity measurement and value of reference.
Keywords: soil resistivity, symmetric four level electrical sounding, grounding resistance.
 
在电力工程设计中大部分建（构）筑需要防雷击处理措施和接地保护处理装置，在防雷击处理和接地保护中会考虑到接地电阻大小。接地电阻包括：接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及接地体到无限远处的大地电阻。
为了选用接地方式得当，就需要了解土壤电阻率。相应如果土壤电阻率取值不合适，所选取的接地形式也就不适宜。
一般情况下土壤电阻率的测量和取值
在输电线路、变电站等工程勘测设计中都需要测试土壤电阻率，我们一般采用的是对称四极电测深的方法，计算公式为:
                       ρ=2πaR
                ρ——实测深度为a的以上土层土壤电阻率
                  π——圆周率（取3.14）
                a——测深（电极间隔）
                R——实测土壤电阻（仪器读数）
在测量中我们以改变a的大小来改变深度，测出不同深度的土壤电阻率。平时我们对所测地段的土壤电阻率取算数平均值，或者是加权平均值经过修正后作为推荐值。当所测地段的地层仅为一种土层的时候，这样的取值方法即为土壤的实际值。当所测地段在a深度以内含两种或者两种以上土层时，我们采用平均值或者加权平均值所取得的值就不是该层土的实际值，而是几种土按各种土的深度比例串联成的电阻的平均值。
如图一：电极间隔=a所测得ρ则为：①、②、③土层实际电阻率在深度a范围内以各土层厚度为权数的加权平均值。
假设各土层的真实土壤电阻率值分别为ρ1、ρ2 、ρ3，那么 
ρ=(ρ1*h1+ρ2*h2 +ρ3*(a-h1-h2) /a   
然而我们在实际的工程设计中因接地装置埋深有一定的深度，而且在土壤的一定深度内还加入降阻剂，接地装置埋深以上的土壤相当于与接地装置并联，因接地模块相对土壤电阻较小，土壤导电性能可不考虑。在计算接地电阻时刻忽略。在计算和处理土壤电阻时更需要的是下部未做处理的一层、或者两层以上土层的土壤电阻率。

在遇到有平整场地的情况下， 可能会剥去上部更多土层，仅需要更深层土的土壤电阻率。
我们常常测出的电阻率值都是ρ值，而设计中常常需要的是埋深x米以下的土层土壤实际电阻率。若该地方仅一层土，可以直接用ρ值，若该地段有两层或者更多的土层，那么我们就需要测出各土层的土壤电阻率，然后再计算出x米以下总的土壤电阻率。
各土层的土壤电阻率计算：
1．当该场地有钻孔，或者已知该场地地层分层的情况下，可以采用对称四级电测深的方法求出各土层的土壤电阻率：
第一步：取a= h1或者a<h1，测出ρ，此时ρ1=ρ
第二步：取h1<a≤h1+h2测出ρ，并结合ρ1，带入公式ρ=(ρ1*h1+ρ2*h2)，可求出ρ2
第三步：取a=h1+h2+ h3，测出ρ，并结合ρ1、ρ2带入公式
ρ=(ρ1*h1+ρ2*h2 +ρ3*h3) /a  可求出ρ3
往下可依次类推求出ρ4、ρ5……
2.当场地内没有钻孔时，我们可以根据土壤电阻率随深度的变化曲线大致给土壤分层。再利用分层厚度来求出各土层土壤电阻率。
理论上讲同一层均质土的土壤电阻率，在含水率不变的情况下土壤电阻率曲线应是水平直线，与深度无关，但是因实际上地表层土的含水率会因深度变化，往往土壤电阻率曲线呈一稍微倾斜的直线。如果第二层土的土壤电阻率大于第一层土壤电阻率，那么曲线就随深度增大而增大，第一层与第二层的分层面就在曲线上的拐点对应的深度位置。如果第二层土的土壤电阻率小于第一次土壤电阻率，那么曲线就随深度增大而减小，第一层与第二层的分层面也在曲线上的拐点对应的深度位置。同理如果有第三层土层，那么第二层与第三层分层面就是下一个拐点所对应的深度位置。

如上找到各土层的分层面后就可以用已知场地土层分层的方法求出各土层的土壤电阻率。
另外在土壤电阻率测量中应注意的事项：
　　1.土壤电阻率的大小与季节、天气、土壤干湿程度等环境因素有关，并随着上述诸因素的变化而有差异。一般情况，测量土壤电阻率应选择地面干燥时期，测出数值较准确、可靠。雨天或者地面潮湿的情况下，所测数据一般偏低。
　　2.在测量土壤电阻率中，当周围有接地设备连接大地时，应断开连接，否则会影响测量的数值。
　　3.在测量中发现有电极锈蚀，应先用锉刀挫去铁锈后，使导线接触良好后再测量。