重力梯度试验工作方法与技术要求

2025-03-30 22:52:04

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回答1：

重力垂直梯度是重力测量与重力勘探的重要参数，在大地测量和重力测量中发挥了重要的作用。在勘探中能获得更多反映场源特点与细节的资料，对重力异常的解释十分重要。

由于现今在地面直接测量重力梯度的仪器还未广泛应用于实际，一般从其他参数换算，但转换方法难以保证一定的精度。因此最好方法是直接进行重力场的垂直梯度测量。目前重力梯度测量通常仅用一种方式，即垂直重力梯度测量。实测方法原理是:在垂直方向上间距Δh的上、下两端放置重力仪，测定其重力差值，并以重力差与高差相除的平均重力梯度作为g/h(重力垂直梯度)的近似值。重力梯度测量工作在我国尚不普及，没有相应的技术规范支撑，因此在实习中仅作重力梯度试验，以期进一步研究总结经验加以扩大应用。

1.重力梯度试验野外工作方法

重力垂直梯度测量工作，需要有微伽级的重力仪和具有一定高度的测量架(塔)。野外工作中，在测量架底部中心用重力仪观测得到一个结果g_下1，然后在高为Δh的测量架顶部中心(上下两个中心同一铅垂线上)用同一重力仪观测得到结果g_上，随后，再在架底中心再测得g_下2。一个“下—上—下”的一次闭合成为一次独立的观测。根据重力垂直梯度测量架的误差表示式知，观测次数n越大，误差越小。Δh越大，测定的垂直梯度值精度越高。如果Δh较小，在1m左右时，测量精度主要取决于重力仪的观测精度。

在微伽级重力仪尚未问世时，在美国、波兰和德国作重力梯度测量，采用了3m高差的固定式测量塔(架)。

中国科学院地球物理研究所和测量与地球物理研究所皆研制与应用1m左右高度的测量三脚架改装成为重力垂直梯度测量架进行了野外作业，取得了具有一定精度且较理想的结果。同时，在参考了国外的一些资料，自行设计与研制了国内第一台具有装拆方便，重量轻，便于野外携带等优点的可无级调高差的GD-Ⅱ型重力垂直梯度测量架，如图2-3-18所示。

图2-3-18 GD-Ⅱ型重力垂直梯度测量架示意图

利用重力梯度架进行重力梯度测量时应注意如下特点和要求:

(1)重力仪在测量架上可以连续调节升降、观察，最高升高距离应有2m。对中准确，高程读值精度应符合设计要求;

(2)装拆方便、重量轻，便于野外携带和使用;

(3)结构连接可靠，特别要注意支撑的稳定性，减少测量架垂直向晃动性振荡对测量精度的影响;

(4)测距与水平调节方便，便于操作、观测，在读数时观测人员与测量架分离，免除人体对测量架及仪器的影响。

吉林大学于2009年利用钢管和废弃的测量三脚架顶端，自行设计制造了上下位置(上下两个中心同一铅垂线上)高差1.502m的简易固定式重力梯度测量架，并用于野外实际工作，详见图2-3-19。

图2-3-19 吉林大学自制的重力梯度测量架及野外实测重力梯度现场

2.重力梯度值的计算方法

重力梯度值可用下面两种方法计算:

第一种是按照王谦身等(1995)的方法，一个“下—上—下”的一次闭合成为一次独立的观测，同时对仪器的零点漂移必须考虑，并给以校正。每个测点n次观测就可获得(n-1)/2个独立增量，然后计算该测点所有独立增量的平均增量和重力梯度值。

第二种是按照重力基点联测的三程循环方法计算，一个“下—上—下—上”或“上—下—上—下”的一次闭合成为一次独立的观测，不必考虑仪器的零点漂移。则每个测点n次观测只能获得(n-1)/3个独立增量，然后计算该测点所有独立增量的平均增量和重力梯度值。