各种类岩土与其它物质的介电常数.doc

真空的介电常数ε0=1/3.6π（pF/cm），相对介电常数εr=ε/ε0，ε是某介质的介电常数。下面是几种物质的相对介电常数
液态：水：80； 丙三醇：47； 甲醇：37； 乙二醇：35-40； 乙醇：20-25； 笨：2.3； 松节油：3.2； 液氮：2； 液态二氧化碳：1.59； 液态空气：1.5
固体：白云石：8； 盐：6; 醋酸纤维素：3.7-7.5；瓷器：5-7； 纤维素：3.9； 米及谷类：3-5； 砂：3-5；砂糖：3； 玻璃：3.7； 硫磺：3.4； 沥青：2.7； 聚四氟乙烯塑料：1.8-2.2； 纸：2； 云母：6-8
气态：空气及其他气体：1-1.2

本​文​给​出​了​个​种​类​岩​土​与​其​它​物​质​的​介​电​常​数​,​在​地​质​雷​达​勘​探​中​经​常​用​到
   Sir-20说明书普通材料的介电值和术语集 
材料  介电值  速度 毫米/纳秒  空气  1  300  水    淡  81  33  水    咸  81  33  极地雪  1.4 - 3  194 - 252  极地冰  3 - 3.15  168  温带冰  3.2  167  纯冰  3.2  167  淡水湖冰  4  150  海冰  2.5 - 8  78 - 157  永冻土  1 - 8  106 - 300  沿岸砂   干燥  10  95  砂   干燥  3 - 6  120 - 170  砂   湿的  25 - 30  55 - 60  粉沙  湿的  10  95  粘土  湿  8 - 15  86 - 110  粘土土壤   干  3  173  沼泽  12  86  农业耕地  15  77  畜牧土地  13  83   土壤     平均 16  75  花岗岩  5 - 8  106 - 120  石灰岩  7 - 9  100 - 113  白云岩  6.8 - 8  106 - 115  玄武岩   湿  8  106  泥岩     湿  7  113  砂岩     湿  6  112  煤  4 - 5  134 - 150  石英  4.3  145  混凝土  6 - 8  55 - 112  沥青  3 - 5  134 - 173  聚氯乙烯 pvc 3  173
常见物质的相对介电常数值和电磁波传播速度(RIS-K2说明书) 
物质 er  速度  (mm/ns)  空气 1 300 水 81 33 冰  3.2 167 干砂 3-6 120-170 湿砂 25-30 55-60 湿土 8-15 86-110 干土 3 173 玄武岩 8 106 花岗岩 5-8 106-115 石灰岩 7-9 100-113 白云岩 6.8-8 106-115 混凝土  6-8 55-112 沥青 3-5 134-173 肥土 15 77 PVC  8  173   
常见介质的相对介电常数—网上搜集 
介质名称 介电常数  介质名称 介电常数 水 81  冰 3-4 矿石 250  碳 6-8 湿沙 15-20  花岗岩 8.3 乳胶 24  大理石 6.2 水泥 4-6  云母 7-9 沥青 4-5  食盐 7.5 干燥沙 3-4（2.5）  油漆 3.5 粮食 2.5-4.5  乙醇 24.5-25．7 食用油 2-4  甲醇 32.7 石膏 1.8-2.5  金刚石 2.8 干燥煤粉 2.2  纸 2.5 柴油 2.1  橡胶 2-3 汽油 1.9  花岗岩 4～7 玻璃片 1.1-2.2  砂岩 6 塑料粒 1.5-2.0  页岩 5～15 空气 1  石灰岩 4～18 聚苯乙烯颗粒 1.05-1.5  玄武岩 8～9 石腊 2.0-2.1  土壤和沉积物 4～30 木头 2.8  PVC材料 3 玻璃 4.1  沥青 3～5 纯水冰 4  空气 1 混凝土 4～11(5) 雪 1～2 

              ------------------《探地雷达方法与应用》（李大心）

2007第二期 勘察科学与技术

电磁波在部分常见介质中的传播参数 
（The propagation parameters of the electromagnetic wave in the medium） 
介质  相对介电常数εr  电导率σ  (ms.m-1)  波速v（m.ns-1）  衰减系数α（dB/m） 
空气 1.0 0 0.3 0 蒸馏水 80 0.01 0.033 0 海水 81 30000 0.01 1000 淡水 81 0.5 0.033 0.1 冰   3.2 0.17 0.01 盐（干） 5~6 0.01~1 0.13 0.01~1 砂（干） 3~5 0.01 0.15 0.01 砂（湿） 20~30 0.1~1 0.06 0.03~0.3 淤泥 5~30 1~100 0.07 1~100 粘土 5~40 2~1000 0.06 1~300  粉质粘土 6 6.6 0.12 2 石灰岩 4~8 0.5~2 0.12 0.4~1 花岗岩（干） 5 10-8 0.15 0.01~1 花岗岩（湿） 7 10-3 0.1 0.01~1 玄武岩（湿） 8 10-2 0.15 0.01~1 灰岩（干） 7 10-9 0.11 0.4~1 灰岩（湿）  8 2.5×10-2 0.1 0.4~1 页岩 5~15 1~100 0.09 1~100  砂岩（湿）  6 4×10-2       土壤 2.6~40 1.4×10-4~5×10-2  0.13~0.095  20~30  混凝土 6.4   0.12   沥青 3~5     0.12~0.18   

地球表面大部分无水的物质(如干燥的土壤和岩石等)的介电常数，实部一般介于1.7-6之间，水的介电常数一般为81，虚部很小，一般可以忽略不计。岩石和土壤的介电常数与其含水量几乎呈线形关系增长，且与水的介电常数特性相同。所以天然材料的电学特性的变化，一般都是由于含水量的变化所致。对于岩石和土壤含水量和介电常数的关系国内外进行了详细研究在实验室内大量测量了不同粒度的土壤一水混合物介电常数(P.Hoekstra, 1974; J.E.Hipp,1 974;J .L.Davis,1 976;G A.Poe,1 971;J .R.Wang,1 977;E .G.巧okue tal ,1 977)。，考虑到束缚水和游离水，提出了经验土壤介电常数混合模型(J.R.Wang, 1985)。实验室内用开路探头技术和自由空间天线技术测量干燥岩石的介电常数(F.TUlaby, 1990)。国内肖金凯等人(1984, 1988)测量了大量的岩石和土壤的介电常数，王湘云、郭华东(1999)研究了三大岩类中所含的矿物对其介电常数的影响。研究表明，土壤中含水量的变化影响介电常数的实部，水溶液中含盐量的变化影响土壤的导电性，即介电常数的虚部。水与某些铁锰化合物具有高的介电常数，绝大多数矿物的介电常数较低，约为4--12个相对单位，由于主要造岩矿物与水的相对介电常数存在较大差异，所以，具有较大孔隙度岩石的介电常数主要取决于它的含水量，泥岩由于含有大量的弱束缚水，所以其相对介电常数可高达50--60,岩石含泥质较多时，它们的介电常数与泥质含量有明显的关系，很多火成岩的孔隙度只有千分之几，其相对介电常数主要取决于造岩矿物，一般变化范围为6--12，水的介电常数与其矿化度的关系较弱，与此相应，岩石孔隙中所含水的矿化度同样对其介电常数不应有大的影响，水的矿化度的增大只导致岩石介电常数的少许增加。
表1-1   常见介质的电性参数值
 媒   质  电 导 率 /（S/m）  介 电 常  数（相对值）  电磁波速度/ （m/ns） 空   气  0  1  0.3  水  10-4～3х10-2  81  0.033 花 岗 岩（干） 10-8  5  0.15 灰    岩（干） 10-9  7  0.11 灰    岩（湿） 2.5х10-2  8～10 0.11～0.095 粘    土（湿） 10-1 ～1  8～12 0.11～0.087 混凝土 10-9～10-8  6～15  0.12～0.077  钢      筋 ∞ ∞ 

表1-2   常见介质的物理参数
介质  电导率/Sm  相对介电常数  速度/(m/ns)  衰减系数/ （dB/m）
  空气  0  1  0.3  0  花岗岩（干）  10-8  5  0.15  0.01~1 
玄武岩（湿） 10-2  8  0.15 0.01~1  灰岩（干） 10-9  7  0.11   0.4~1
 砂（干） 10-7~10-3  4~6  0.15  0.01 粘土（湿） 10-1 ~1  8~12  0.06  1~300
页岩（湿） 10-1  7  0.09  1~100 砂岩（湿） 4×10-2  6      土壤   2.6~40 0.13~0.095 20~30 混凝土   6.4 0.12   钢筋      
拉托维亚雷达系统公司     Zond-12e探地雷达

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