管线仪及地质雷达探测地下管线.pdf

2015年第8期
黑龙江水利科技
No.8.2015
(第43卷
Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy
文章编号:1007-7596(2015)08-0095-03
管线仪及地质雷达探测地下管线
王强',王志浩2
(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150080;2.中国冶金地质总局山东正元地质勘査院,济南250101)
摘要:随着近年来城市建设的不断发展,地下管线铺设越来越多,这些管线错综复杂、权属不
同部门,理清起来也比较困难。在工程建设时,经常会出现管线被挖断情况,引起电力供水等
中断,尤其是误挖到煤气管道,还会对工作人员造成一定危险。因此对一些没有资料或者资料
不准确的城市管线要采取一些手段来査明,从而为工程设计、施工提供依据,避免此类事故的
发生。文章介绍了管线仪与地质雷达的基本原理,并通过工程实例介绍了两种方法野外工作
步骤,利用管线仪探测金属管线、地质雷达探测非金属管线,分析对比了两种方法各自的优缺
点。通过综合物探方法确定了地下管线的位置与形态,为后期设计及施工提供了依据。
关键词:管线仪;地质雷达;地下管线;探测
中图分类号:TU195;TU990.3
文献标识码:B
0引言
流,在周围产生足够强的诸变磁场,形成谐变电流,
带谐变电流的管线在其周围又形成谐变磁场,形成
随着近年来城市建设的不断发展,地下管线铺为二次场。电磁法探测地下管线时,可以通过测定
设越来越多,例如:通信、电力供排水、媒气等,这些二次场的的变化来确定管线的特征。
管线错综复杂、权属不同部门,理清起来也比较困
电磁感应的原理见图1。
难。在新工程建设时,经常会出现管线被挖断情况,
发斯机
引起电力、供水等中断,尤其是误挖到煤气管道,还
会对工作人员造成一定危险。
因此对一些没有资料或者资料不准确的城市管
线要采取一些手段来查明,从而为工程设计、施工提
供依据,避免此类事故的发生。
1管线仪及地质雷达的基本原理
主要包括管线仪的基本原理和地质雷达的基本
原理2个部分:
1.1管线仪的基本原理
图1电磁感应原理示意图
管线仪工作主要是依据电磁原理,电磁法以地
2)当地下管线本身存在有工频感应电流或者甚
下管线与周围介质的导电性、导磁性差异为基础,观低频感应电流时,在地下管线周围产生一定强度的
测电磁场的变化,确定电磁场的空间与时间分布规电磁场。
律,达到探测地下金属管线的目的。
工频和甚低频电磁感应原理见图2。在探测过
1)当地下管线无出露部分,不能直接对地下管程中,将地下管线近似为理想状况下无限长线性
线供以谐变电流时,首先通过发射线图,供以谐变电导体。
[收稿日期]2015-06-15
[作者简介]王强(1985-),男,黑龙江绥滨人,エ程师;王志浩(1983-),男,河南鲁山人,工程师。
2015年第8期
熙龙江水利科技
No.8.2015
(第43卷
Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy
(Total No 43
架空动力电缆
VF
プシプンプわンンンフ
金属管线遒)~
金属管(道
一感应忠流
感应电流
图2工频、甚低频电磁感应原理示意图
3)当地下管线具有出露部分,可以直接对地下式中:W为走时窗口,as;为探测深度,m;0为电磁
管线供以谐变电流,通过测定在管线周围产生的电波在介质中的传播速度,m/ns。本次探测深度定为
磁场的变化来确定管线的特征。
10m,电磁波的传播速度0.08m/ns,计算得走时窗
L.2地质儒达的基本原理
口为162.5ns,采用走时窗口大小为300ns。
地质雷达工作方法原理类似丁探空雷达,是地2应用实例
球物理方法中的一种高分辨率、高效率的探测方法
是20世纪地球物理探测科学的结晶
主要包括4个方面的内容:
地质雷达方法是将高频电磁波(1MHzxー1GHzx),
2.1工程概况
以脉冲的形式通过发射天线定向地送入地下。电磁
尚志市蚂蚁河有一条在用输水管线,由于年代
波在地下介质中传播,当遇到存在电性差异的地层久远,没有详细工程图纸,无法定位。为了防止在工
或目标体时,发生反射折射和绕射,最后反射回地程施工中对管线造成破坏,需要对该管线进行精确
面的电磁波被接收天线所接收,由地质雷达系统采定位。通过已有资料得知,该管线管径约为0.5m
集并显示。
最浅处埋深距地表2.0m,最深处约3.0m,需要探测
采集到的电磁波数据经过滤波、走时校正、增益管线长度约1.03km。管线材料部分为金属、部分为
调整等处理后,根据电磁波时间变化、波形、振幅强非金属(混凝土),未见出露部分,中间部分存在1
度等特征,推断地下介质的空间位置、形态、结构和2个转折点。
埋藏深度,从而能够探测到地下地层或目标体。
2.2工作布置
根据探测目标体不同,雷达天线中心频率按式
本次工作中,在甲方指定的范围内使用管线仪
(1)确定
从管线金属端开始探测,管线仪能直接确定管线平
面位置、走向,每探测10~20m在地面上留标,每
X、√a
50m布置地质雷达横测线,用于与管线仪器校对。
式中:f为雷达天线中心频率,MH:x为空问分辦在管线仪信号弱或者管线变为非金属时,在垂直管
率,m;,为相对介电常数。
线方向用雷达进行布线探测,每20m布置一条测线,
本次工作中空间分辦率初定为0.5m,相对介电测线长度视实际情况定为20~50m,直至测区边界。
常数根椐场地情况综合选取为16,雷达天线中心频2.3使用仪器及方法技术
率厂为75MH,选择与其频率接近的100MHz天线
本次使用仪器为北京奥华公司生产的奥华AP
即可。
1型管线仪和美国劳笛公司生产的Sir10b型地质
雷达观测时窗选择根据下式计算
雷达。
当管线仪探测遇到管线异常时,屏幕上可见管
W=1.3×-
(2)
线异常曲线,并伴有声音提示,当达到峰值时,管线