关于物探技术在地下管线探测中的应用分析

关于物探技术在地下管线探测中的应用分析

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广东中冶地理信息股份有限公司523000

摘要：随着社会经济的发展，人们的生活水平也逐渐的提高，对于社会经济发展的要求也越来越高，这也就推动了城市的现代化建设和发展，为了保证城市外观的美观和整洁，很多的电力、通讯等设施都采用了地下埋设的方式，这样就可以避免使用传统的架空装置，节省大量的地面空间，并且形成了庞大的地下管线系统。在很多的工程项目的建设中，工作人员需要了解和掌握地下管线系统的分布情况，从而制定合理的施工方案，因此就需要对地下管线系统进行相应的探究，本文就主要讨论物探技术的一些应用。

关键词：物探技术；地下管线探测；方法；应用

前言：地下管线是城市重要的基础设施，为了获取准确可靠的地下管线空间信息和属性信息，多种物探方法和物探技术被应用于地下管线探测中。解决浅地表的地质问题，物探方法具有无损、准确、高效和便捷的优势，但也存在多解性和局限性的特点，这些特点是产生系统误差的主要原因，而方法试验和一致性校验是消除系统误差的主要手段。通过物探方法试验和探测仪器的一致性校验，针对不同的地球物理条件，合理选择有效的物探方法和仪器设备，是准确获取地下管线信息数据的有效途径。

1地下管线的分类及探测特点

1.1地下管线的分类

我国的城市地下管线种类较多，主要包括了排水、给水、电力、通讯、燃气和工业等二十多种管线。我国的地下管线按照物理性质大致可分为三类：①由钢、铁材料构成的金属管线，如燃气、给水、供热以及某些工业管道等等。②由铜、铝材料组成的电缆，如供电电缆和通讯电缆等。③由陶瓷、塑料和水泥材料组成的非金属管道，如工业管道或是某些给水管等。

1.2地下管线探测特点

对于地下管线探测有以下几个特点：①一般情况下地下管线所处的环境较为复杂，对于地下管线的探测属隐蔽性工程，管线要探测的区域大部分都处于繁华的街道或是工厂等地区，干扰因素较多，加大了探测的难度，同时给探测带来一定的危险隐患，有时候使得一些最常规的物探工作也无法顺利进行。②目前的城市地下铺设的管线种类繁多，这些管线在材质、型号以及铺设方式上面各不相同，而有些管线挨得过近会造成互相干扰信号进而增加探测的难度，降低探测结果的准确性。③在探测过程中，对于探测仪器也有一定的要求，需要具有快速定位以及连续追踪的功能，从而对管线深度得出判断。同时为了探测结果的准确性，探测仪器还需要有较高的分辨率以及较强的抗干扰的能力。

2物探技术的主要探测方法

2.1电磁感应法

导电的金属管线周围存在磁场，通过接收该磁场来判断管线的位置和埋深是目前探测金属管线的最有效的方法。该方法利用电磁感应原理，适合于能导电的金属管线，包括电缆、光缆以及导电性较好的铸铁给水管等。为了更好地分辨出目标管线，管线中的电流采用人工激发效果较好，根据管线类型的不同，应选择不同的激发方法。

直连法：适合于管径较大的金属管，利用导线将管线仪发射机和管道直接相连，在管道上产生一定频率的电流，利用接收机接收管线电流产生的磁场，测量管线的位置和深度。夹钳法：电缆、光缆等管线不存在接口，也不允许仪器本身和管线直接相连，通过在目标管线上加夹钳使目标管线上产生感应电流，利用接收机接收管线电流产生的磁场，测量管线的位置和深度。感应法：电缆、光缆等金属管线不存在出露口，无法采用直连法和夹钳法，利用发射机线圈的磁场在目标管线上产生感应电流，利用接收机接收管线电流产生的磁场，测量管线的位置和深度。

管线探测位置和深度原理为：当管线仪接收机中的水平线圈在通电导线的正上方时，信号最强，由此判断管线位置，利用接收机不同高度的两个水平线圈的测量值和高度差，用ｄ＝ｘＥｔ／（Ｅｂ－Ｅｔ）计算出管线深度。该方法在实践应用中优点是探测效果好、效率高，缺点是只能用于金属管线探测，不适用于非金属管线。

2.2地质雷达法

在探测工作中用到的探测方法还有地质雷达法，它的工作原理是通过对地下物质进行高频电磁波的扫描来判定地下目标体及地质情况，使用探地雷达的一个天线发射高频短脉冲宽频带电磁波，而另一个天线则用来接收反射波，进而使用相关的技术程序将波形的正负峰值进行记录和表示，这样就可以得到表示地下目标体或者地质条件的反射面，根据接收到的波的双程走时和振幅频率等相关的信息推测地下物体的存在情况和具体的分布。并且电磁波在传播时，其相应的波形会随着介质的电性发生变化，易于探测工作的进行。

质雷达利用超高频电磁波探测地下介质分布，工作原理是：发射天线以宽频带短脉冲形式向地下发射电磁波，地下介质将一部分电磁波反射回地面，并被接收天线所接收，地质雷达所接收的信号就是地下介质所反射回来的电磁波信号，当遇到电性差异较大的界面或目的体时通常产生较强的电磁波信号，通过分析反射电磁波信号的能量、频率等参数，就可以区分地下有电磁差异的目标体。

2.3磁梯度法

在城市的规划建设中海油一种经常使用的物探技术，即磁梯度法。在进行探测时要首先将磁力梯度设备放入预先设定好的孔径中，然后测量水平方向的金属管道在竖直方向上的变化。产生这种曲线变化的原因主要是测量的目标和内地的磁场因为彼此之间存在着距离因而产生了强度的变化，根据这些变化就可以确定地下管线的分布情况。并且还可以根据管线的横断面来判定地下管线的深度和具体的地理位置。但是由于磁梯度的探测理论不够完善，且操作的方法不够严谨，所以具有探测的误差。

2.4瞬变电磁法

在探测自来水管道、污水管道以及雨水管道时一般使用瞬变电磁法，瞬变电磁法是将一次脉冲电磁场发送到地下，激励地层介质并感应二次电磁场，用线圈来接受感应，瞬变电磁法与探地雷达探测的过程较为类似，都要在数据采集完成后，进行滤波、一维反演以及时深转换的流程处理，才能形成测线成果图。管道是金属材质的或者管道内有导电物质是低阻，管道是非金属材质的或者管道内没有导电物质则是高阻，这样可以准确判断出管道的位置、深度。瞬变电磁法可以灵敏的反映出金属和导电体，但是如果管线埋设较深，则可能无法被精确的反映出来。

3物探技术在地下管线探测中的应用要点分析

（1）由于物探技术的仪器本身会存在一些不足，因此，在物探工作开始之前要先对仪器进行一致性的对比试验，保证仪器的系数正确。

（2）由于土质以及管线的实际情况不同，这就对管线的探测精确程度带来了一定的影响，在进行探测之前，要先进行一定数量的开挖验证，或者在可以进行准确探测的位置进行探测验证，从而确定是否需要加埋深和平面位置的改正系数。

（3）探测仪器的探测效果较容易受管道埋深的影响，尤其在使用感应法进行探测时，深埋管线所能接收到的信号程度比较弱，探测效果不是十分理想，这时就要换一种探测方式进行探测，或者改变发射机的摆放姿势。

（4）由于不同的管线具有不同的材质，而不同的材质又会带来不同的导电性能，因此，管线的材质会直接影响到物探技术的探测效果。比如金属管道和电缆只需要一般的管线探测仪就可以进行探测，而非金属管道则不可以，非金属管道一般要使用地质雷达来进行探测。

（5）由于地下管线种类丰富，类型多样，因此，经常会出现管线并行的现象。在对并行管线进行探测时要首先判断出管线数量，再通过不同的探测方法来对管线的平面以及埋深进行确定。

（6）有一些地下管线会出现上下重叠的情况。对于金属管道的重叠，在使用电磁法进行探测时，由于重叠管线间的相互干扰，观测异常为上下管道的异常叠加，用电磁法可对其进行精确定位，会在定深上出现较大的误差。但是重叠管线不可能总是重叠，所以一般可在分叉处分别定深，进而推算出重叠处的管道的深度。

4结语

探测地下管线的方法有很多种，所以在探测的时候必须要保证选择正确、合适的探测方式，如果遇到了特殊的探测情况，不仅要借助探测设备来进行测量，还要对实地情况进行勘查，并且有效的结合探测方法和勘察的结果，只有这样才能得到更加精准的探测结果，并且不浪费人力和财力。

参考文献：

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