地下管线探测技术研究与应用.docx

地下管线探测技术研究与应用.docx

《地下管线探测技术研究与应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下管线探测技术研究与应用.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

地下管线探测技术研究与应用

河南理工大学

毕业设计（论文）

题目：

地下管线探测技术研究与应用

院（系部）地勘系

专业名称地球物理勘查技术

年级班级

学生姓名

指导教师

2012年月日

摘要

本论文主要内容是对利用频率域电磁法，地下金属管线探测技术应用的研究。

利用直接充电法和感应法探测地下管线（埋深、走向、对管线追踪），在利用仪器探测时的工作方式介绍。

如何提高信噪比，在野外工作时问题的处置解决方式，要想使探测数据真实靠得住，不但需要仪器的精准，还需要操作人员在野外能依托经验区分信号的靠得住性，来解决等干扰带来的问题，按照环境条件选择最佳的工作频率，取得最好的探测效果。

关键词：

频率域电磁法、RD8000、地下金属管线、直接充电法、感应法。

第一章：

引言

地下管线使城市的重要基础设施，它担负着传输信息输出能量及排放废液的工作。

由于历史原因，我国许多城市地下管网散布不清，档案管理不够规范，这给城镇、工矿企业的建设与改造和管线的利用与保护带来许多困难。

因此，全面系统地勘探和测绘地下管网的散布，成立城市和厂矿企业地下管网数据库，对城市的正常运营及改造扩定都有十分重要的意义。

随着经济社会的迅猛进展和城市化进程的快速推动，城市的人口、资源、环境所带来的压力日趋严峻，城市的空间资源日趋欠缺，这就需要现代化城市的计划、建设和管理必需把城市的地上和地下空间作为一个整体来考虑，地下空间是一种极为宝贵的资源，不可再生，一旦无序开发，就会产生不可挽回的损失。

作为地下空间的主载体城市地下管线，是城市的重要基础设施，是城市生存和进展的血脉，科学、准确、完整的地下管线现状信息是地下管线安全、高效的保障。

为保证地下管线信息的科学性、准确性和现势性，目前国内通行的运做模式是：

通过城市地下管线普查，成立综合地下管线数据库，进行地下管线完工测量更新综合地下管线数据库。

由于地下管网种类繁多，再加上不同历史时期又遗留下大量废弃管线，这些复杂情形给地下管网的勘探和测绘带来专门大困难。

因此地下管网调查不仅需要研制系统化的，能够对管线进行快速和有效跟踪的仪器设备，而且也需要不断研究和总结管网探测中的一些方式、技术，从而使地下管网探测这一地球物理勘探的新领域能取得迅速进展。

第二章地下管线探测技术理论和研究

地下管线能够被探测到是由于它与其周围土壤介质之间存在有明显的物性不同。

一切地下管线与其周围介质之间最明显的物性不同就是其空间上的线性延续特征

地下管线探测的技术前提

地下管线在空间上的线性延续特征是几乎所有探测方式能够区分地下管线和其它介质的最大体的物性前提。

也就是说，咱们只有在追踪信号具有明确的线性延续特征时，才能说它有可能是一个地下管线信号。

不同的探测方式能够依据不同的物性不同方面对那个线性特征加以检测。

比如：

地下金属管道的电导率、磁导率、介电常数等与大地土壤之间存在着较大的不同，于是咱们能够应用电磁法针对其线性特征进行探测；地下管线的波阻抗与其周围大地土壤之间存在着较大的不同，而且管线顶部一般具有弧形的空间形态，于是咱们能够应用电磁波的折射和反射原理来对其进行探测。

咱们还能够利用地下非金属管道的中空结构，应用电磁示踪法对其进行探测等等。

物性不同是探测能够实现的前提，可是要取得明显的探测功效还取决于不同的强度与技术手腕之间的适应程度、和人们对功效期望值的水平。

在此前提下，无论采用充电法或感应法，都会探测到地下管线所引发的异样。

从原理上讲，在感应激发条件下，管线本身及导电介质均会产生涡流。

对于那些直径与埋深可比拟的管道而言，在地表所引发的异样即决定管线本身所产生的涡流，也决定于大地-管线-大地那个回路中的电流和管线所聚集的、存在于导电介质中的感应电流。

地下管线探测的技术特点

1.地下管线赋存的环境复杂，地下管线属隐蔽工程，管线探测的区域多数在城区的繁华街道或厂矿的复杂地段，地面、地下和空中干扰较大，无益于常规物探方式的开展。

2.地下管线种类繁多，铺设方式、管材和型号各异，由管线所形成的物理场的种类和转变较大，增加了管线探测的难度。

3.地下管线探测要求仪器具有持续追踪、快速定向、定点和定深的功能，同时要求能在现场作出准确的判断。

4.仪器应具有足够的探测深度，有较高的分辨率和较强的抗干扰性能。

地下管线探测技术一般具有经济性、局限性和模糊性等几个特点。

．经济性：

经济性是一种探测技术可否取得普遍应用的一个前提条件。

它包括利用的经济性和购买的经济性两个方面。

从利用的经济性方面说，它要求仪器既要灵敏精准，又要小巧轻便，有较高的利用效率。

购买的经济性是指仪器的价钱适合那时的社会经济条件。

经济性是制约地下管线探测技术进展的一个关键性因素（例如地质雷达）。

．局限性：

地下管线探测技术的局限性主要体此刻以下几个方面：

一是经济性的特点使得探测技术的应用是不充分的，因此在探测技术方式的选择上存在着必然的局限。

二是任何探测方式都是有必然的适用条件的，具有其本身固有的局限性。

三是探测结果往往是依据模糊的间接证据（探测信号）作出的，各类未知因素会对它造成干扰，依据它得出的结论往往有必然的局限性。

四是探测者的知识水平和工作经验往往会对结果造成必然的影响。

在实际探测工作中，各类局限性彼此交织在一路，一路对探测结果发挥作用。

．模糊性：

在实际的地下管线探测进程中，探测人员对其所处的工作环境中的电磁背景、地电条件、目标及非目标管线的状况、和它们之间的彼此干扰关系等等是难以完全准确判断预知的，探测方式是有局限性的，探测信号作为一种间接证据对其作出的判断是有主观性的，因此，整个探测工作是在一种模糊的状态下进行的，探测结果也会因此带有必然的模糊性。

地下管线探测技术方式

常常利用的和较为有进展前景的探测方式包括电磁法、电磁波（地质雷达）法、磁梯度法、钎探法、综合分析法、声波法、红外辐射法、和其它方式等等。

其中，前五种是现实应用的最大体的探测方式，后两种是我个人以为此后可能会有必然的进展的探测方式。

1．电磁法：

简单地说就是交变电磁场（一次场）能够在地下金属管线上感应产生次级交变电磁场（二次场），由于一次场在空气中的传播距离有限，而二次场则能够沿金属管线传播很远，所以咱们能够在离开一次场的地方通过测量二次场来肯定地下管线的位置。

固然，咱们也能够把交变电磁信号直接施加在地下金属管线上进行探测。

电磁法应用的是电磁感应原理，主要适用于地下各类金属管道及金属电缆的探测，而其中的示踪法则专们用来探测开放式的地下非金属管道。

电磁法是目前最为主要的、应用最为普遍的、也是最为精准高效的地下金属管线探测方式。

电磁法是目前地下管线探测的最核心的技术方式。

它探测结果精准、探测方式多种多样，能够适用于绝大多数情形下的地下金属管线探测，是在包括技术理论、仪器生产和实际应用等方面都最为成熟的地下管线探测技术。

电磁法探测的技术核心在于地下管线信号（即二次场）的激发方式上。

通过实验找到能够清楚有效地激发出目标信号的方式，是实际工作的重点。

一般主要通过变换工作频率与信号施加方式这二者的组合来完成。

2．电磁波（地质雷达）法：

将宽频带高频短脉冲电磁波通过发射天线向地下发射，由于地下不同的介质往往具有不同的物理特性（介电性、导电性、导磁性等等不同），其对电磁波具有不同的波阻抗，进入地下的电磁波在穿过地下各地层或某一目标体时，由于界面双侧的波阻抗不同，电磁波在介质的界面上会发生反射和折射，反射回地面的电磁波脉冲，其传播路径、电磁场强度与波形将随着所通过介质的电性质及几何形态而转变，因此，从接收到的雷达反射回波走时、幅度及波形资料能够推断地下介质的结构。

用地质雷达探测地下管线应用的是电磁波的反射和折射原理，适用于地下金属和非金属管道及电缆的探测。

它不仅能够探测位置和埋深，乃至能够探测地下管线的规格。

我个人以为由于能够普遍适用于地下金属和非金属管道的探测，地质雷达法是目前最需要通过技术提升以适应未来普遍的地下非金属管线探测的技术方式。

3．磁梯度法：

通过测量单位距离内地磁场强度的转变，能够发觉近地表的金属物体。

主要用于探测被掩埋的金属井盖，缺点是易磁性体干扰。

4．钎探法：

沿管道可能的走向上垂直布设钎探点，在各个钎探点上先用冲击钻钻透坚硬路面，再将钢钎逐渐打下，直到超过管道可能的深度再换下一点从头开始，一直到打到管道为止。

钎探需要避开地下电缆和其它地下重要设施，具有必然的危险性和破坏性，要求具有钎探经验的技术人员现场指挥操作。

当其它方式均不奏效时，钎探法往往是最后的选项。

它也被事实证明是一种超级有效的探测方式，对解决难点帮忙庞大。

5．综合分析法：

搜集一切能够搜集的直接证据、间接证据和相关参考，通过综合的逻辑分析来判断地下管线的真实情形，从而对地下管线精准定位。

以供水管道为例，直接证据包括在明显管线点上调查的阀门、消火栓、排气阀、排污阀、预留口、减压阀、检修井、变径、盖堵、管径、材质、埋深、管道出露位置和用户情形等等。

间接证据则包括各类管网资料图、各类探测方式所提供的信号信息等等。

相关参考则包括探测方式的大体原理及技术理论、管道施工及管网布设的一般规律及本地特殊规律、干扰因素的估判、个人探测经验、相关人士提供的管道信息等等。

直接证据是最根本有效的探测依据，间接证据和相关参考都必需和直接证据存在逻辑关系才能成为探测依据。

综合分析法是地下管线探测中最根本最普遍的技术方式，它始终贯穿于各类探测方式当中，是探测得以实现的根本原因。

6．声波法：

由于声音在大地土壤中的传播与沿地下管道传播存在着不同，若是使必然频率和强度的声波沿管道传播，通过仪器在地面寻觅并接收那个声波，就可以够推断出地下管道的位置和走向。

它应用的是波的传播原理，能够用于探测那些对测深精度要求不高的、或深度数据能够通过调查弥补的金属及非金属管道。

这一方式目前还有待于进一步的研究和开发。

7．红外辐射法：

在有些地域、或在某个季节里，地下供水管道中水的温度较其周围土壤偏低，使得咱们有可能通过热辐射检测来肯定地下管道的平面位置和发觉漏水。

应用的是热互换原理。

它能够用于探测那些对测深精度要求不高的某些金属及非金属管道，具有必然的进展前景。

8．其它可选方式：

其它可选的物理探测方式还有：

电阻率法、充电法、磁场强度法、浅层地震勘测法、面波法等等。

这些也都具有良好的应用开发前景。

或许，未来还会有一些前所未知的新技术、新方式也逐渐进入人们的视野，为咱们提供更多的选择。

地下管线探测的工作原则

工作原则是由技术特点所决定的。

进行地下管线探测，应该遵循以下四项大体原则：

一、 从已知到未知，从未知到已知；

二、 从简单到复杂；

3、 优先选择简单、快速、有效的方式；

4、 通过方式实验及信息综合来解决探测疑难点。

从已知到未知，从未知到已知：

由于探测信号为咱们提供的是地下管线位置的间接证据，它需要和直接证据发生明确的因果关系才能够作为判断的依据来利用，这就需要咱们从已知动身、按照已知和未知的关系对未知做出判断。

而当咱们取得一个探测信号的时候，也需要追索到已知来判断它所代表的具体情形。

从简单到复杂：

从复杂开始的探测往往交织着技术本身固有的局限性和模糊性和探测信号的复杂性，常常会使探测变得了无头绪。

而从简单开始的探测则降低了模糊性和复杂性的干扰，使推理判断变得简单易行，同时也提高了判断的准确性。

随着探测由简单向复杂的深切，复杂的问题也就迎刃而解了。

优先选择简单、快速、有效的方式：

这是由技术的经济性特点所决定的。

因为不具有经济性的工作是无法长久持续下去的。

通过方式实验及信息综合来解决探测疑难点：

这是由技术的局限性和模糊性特点所决定的。

由于地下管线探测方式往往都或多或少带有局限性，探测的进程又带有必然的模糊性，而探测疑难点往往或具有信息复杂的特点、或具有信息缺失的特点，多种情形的交织往往使得咱们无法直接准确判断应该采用那种方式最为有效。

在这种情形下，进