土壤电阻率的原理及测量土壤电阻率的测量方法
时间：2023-01-28 22:00:00
土壤电阻率的原理及测量土壤电阻率的方法
1.土壤电阻率的原理及测量
◆土壤电阻率是土壤的基本物理特性，是单位体积内正方体在一定电场作用下对电流的导电性。一般取1m正方体土壤电阻值为土壤电阻率 。
◆为了合理设计接地装置，必须测量土壤电阻率，以便用实测电阻率作为接地电阻的计算参数。
◆测量土壤电阻率的方法有很多，如地质判定法、双回路互感法、自感法、线圈法、偶极法、四电极深度测量法等 。
2.土壤电阻率的测量方法
2.1四电极测深法(推荐)
◆通过实践测试，四极深度测量方法的准确性满足了工程计算的要求。该测量方法所需的仪器设备较少，操作简单，已成为工程设计中常用的方法。因此，建议采用四极深度测量方法来测量土壤电阻率。
◆测试布极方法如下图所示 ZC—8 以型接地电阻测量仪为例)
◆注意事项：
*a接地体的埋深a一般取 5m，对于基础较深的建筑，其基础是接地体的一部分，a可取10m。
*四根极棒布置在一条直线上，间距相等a。
*接线时，将仪器上的P2、C端子间的短路片断开。
*与仪表上端子的连接顺序不能颠倒。
*地下深度不得超过棒间距 a的 1/20。
*为了避免埋在地下的金属对测量的干扰，在了解地下金属的位置时，接地棒的排列方向可以垂直于地下金属（管道） 。
◆计算测量结果：
式中：
ρ-土壤电阻率(Ω·m)；
R-测量的电阻(Ω)；
测试电极间距(m)
ｂ－测试电极入地深度(m)
测试电极的深度B不超过 0.2a时，可以假设b=0，计算公式可以简化为：
◆建议直径不小于1.5cm 的圆钢或＜25×25×4 角钢的长度不小于40cm。
◆被测场地土壤中电流场的深度，即被测土壤的深度和极间距a 密切相关。当被测场地面积较大时，极间距a 应相应地增大。
◆为了获得更合理的土壤电阻数据，改变极间距a，土壤电阻率取决于ρ与极间距离a 关系曲线ρ=f(a)，5、10、15、20、30、40的极间距值m、?，zui极距大amax 拟建接地装置可取zui三分之二的大对角线。
◆土壤电阻率应在干燥季节或晴朗天气后进行，因此土壤电阻率应在测量的土壤电阻率数据中进行zui因此，应根据以下公式进行季节性修正：
式中：
ρ——土壤电阻率计算值；
ρ0-测量土壤电阻率；
ψ——季节修正系数
表 根据土壤性质确定的季节性修正系数表土壤性质深度/mΨ1Ψ2Ψ3
粘土0.5～0.8
0.8～0.33
22
1.51.5
1.4
陶土0～22.41.41.2
砂砾盖陶土0~21.81.21.1
园地0～31.31.2
黄沙0～22.41.61.2
0~21杂黄沙砾石.51.31.2
泥炭0～21.41.11.0
石灰石0～22.51.51.2
注：
Ψ1-测量前几天下雨时间过长，土壤潮湿时使用；
Ψ2-测量时土壤潮湿，含水量中等；
Ψ3-测量土壤干燥或测量前降雨不大时使用。
2.2 模拟法
◆模拟法又称三极法，其中三极是下图测量的接地装置G，用于测量的电压极P 和电流极C。电流极C和电压极P与被测接地装置G边缘的距离dGC=(4～5)D 和dGP=(0.5～0.6)dGC， D 被测接地装置zui大对角线长度，点P 可视为实际零电位区。如果您想更准确地找到实际的零电位区域，您可以沿测量电流极和测量接地装置之间的连接线移动三次，每次移动的距离约为dGC 测量电压极的5%P 与接地装置G 之间的电压。若电压表三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可将中间位置作为测量电压极的位置。
图中：
C-测量电流极
P-测量电压极
G-测量接地装置
M-接地电阻测量仪
h-测量电极长度
◆用电压表指示值UG除电流表指示值外I，被测接地装置的工频接地电阻RG。
◆在测量工频接地电阻时，dGC 取(4～5)D 当接地装置周围的土壤电阻比较均匀时，dGC 可以取2D 值，而dGP 取D 当接地装置周围的土壤电阻不均匀时， dGC 可以取3D 值，dGP 取1.7D 值。
◆如果接地装置周围的土壤电阻率均匀，工频接地电阻也可以通过三角形布置电极来测量。电压极与接地装置等效中心的连接线与电流极与接地装置等效中心的连接线之间的夹角一般取dGP≈dGC=2D，θ≈30°。接地装置zui大对角线小，工频接地电阻值大于0.5Ω接地电阻也可用接地电阻测量仪测量，但其电压极和电流极应按上述要求布置。
◆测量土壤电阻率的模拟方法是用接地电阻测量仪测量接地体的接地电阻值R，然后从下公式获得等效土壤电阻率
接地极的直径d 应不小于37.5px，长度h不小于1m。
◆模拟只适用于土壤电阻率均匀的场地。
◆由于土壤结构的不均匀性，测量电极应尽量避免岩石、裂缝、裂缝、边坡等明显不均匀的土壤上。为了获得更可靠的测量结果，通常采用九点法（即将测量场地分为九块，以及土壤电阻率列表中测量结果的平均值）。
◆九点法通常用于测量土壤电阻率，设计接地网的四个角、四个外边缘的中点和接地网的中心点。
◆根据测量情况，应修正模拟法测试后获得的土壤电阻率计算值。
◆在计算接地装置的土壤电阻率时，应在雷雨季节无雨水zui土壤电阻率大，一般按下式计算：
式中：
ρ——土壤电阻率计算值；
ρ0-测量土壤电阻率；
ψ——季节修正系数
在计算接地电阻时，应乘以下表中所列的季节系数Ψ1、Ψ2或Ψ3进行修正。
各种性质土壤的季节系数土壤性质深度/mΨ1Ψ2Ψ3
粘土0.5～0.8
0.8～0.33
22
1.51.5
1.4
陶土0～22.41.41.2
砂砾盖陶土0~21.81.21.1
园地0～31.31.2
黄沙0～22.41.61.2
0~21杂黄沙砾石.51.31.2
泥炭0～21.41.11.0
石灰石0～22.51.51.2
注：
Ψ1-测量前几天下雨时间过长，土壤潮湿时使用；
Ψ2-测量时土壤潮湿，含水量中等；
Ψ3-测量土壤干燥或测量前降雨不大时使用。
