物探技术在管线探测中的应用

物探技术在管线探测中的应用

谢世英

内蒙古自治区煤田地质局151勘探队

内蒙古煤炭地质勘查（集团）一五一有限公司内蒙古自治区014010

摘要：近年来，我国的城市化进程正在不断推进，我国的城市工程建设规模也在不断扩大，为了有效为工程建设提供必要依据，需要科学地开展地下管线的探测工作，以保证工程建设的顺利开展。在地下管线探测环节应用物探技术，可以有效提升勘测准确性并降低成本，所以物探技术在当前的管线探测工作中应用十分广泛。鉴于此，文章对物探技术在管线探测中的应用进行了研究，以供参考。

关键词：物探技术；管线探测；应用研究

1物探技术分析

物探技术是基于物理学方面的知识与原理所形成的一种勘测技术，采用物理学方面的一些方法来提升勘测质量与效率。根据所采用物理方法的不同，可以将勘测中所用的物探技术划分成地热勘探技术、重力勘探技术、电磁法勘探技术、放射性勘查技术以及地震勘探技术等，且其中最为常用的主要为电磁法勘探技术和地震勘探技术。其中的电磁法勘探技术主要是基于低频电磁波，详细地勘探与调查地下管线的情况，且配合电波反馈信息计算来获取局部电波的异常图。而地震勘探技术则主要是基于地震波数据，详细地分析地表上面赋存土质的实际成分，配合相应地测绘数据来获得地质勘查图像，这样可以帮助地质勘查人员更好地分析地下管线情况。

2管线探测原理和方法

城市地下管线探测主要是根据任务要求、探测对象和探测区域的地球物理条件，通过方法试验来选择确定。常用物探技术方法主要有：直流电法、地震波法、频率域电磁法、电磁感应法、探地雷达法、红外辐射法等。其中频率域电磁法和电磁波（探地雷达）法是主要技术方法。在探测金属管线和非金属管线时，不同的探测方法对管线的探测效果存在一定的差异。我国地下管线种类丰富，主要包括燃气、排水、供水、工业、通信和电力等。根据管线的物理性质可以将其分为两类，一类是材质为铁、钢的金属类管线，一般被使用为水、燃气以及工业管道；还有一类是材质为铜、铝的电缆。

2.1直流电法

直流电法在管线探测中主要使用高密度电阻率法和充电法，主要利用管线与周围土体电磁学性质和电化学特性的差异来探测金属和非金属管道。高密度电阻率法主要用于寻找地下暗渠等管径较大的管道。充电法是将发射机发射信号一端与金属管线相连，另一端接地或与金属管线的另一端相连，发射机对管线通电，再用探测仪接收机接对管线产生的电磁信号进行搜索，从而实现管线的精确定位。该方法主要适用于铸铁、钢材、铜、铝质组合而成的金属类管线（电缆和燃气管线除外）。

2.2地震波法

地震波法主要利用人工震源产生弹性振动在地下岩土层中传播形成弹性波（地震波），弹性波遇到不同弹性介质的分界面时产生反射波和折射波，根据波速的差异来探测地下管线。该方法主要适用混凝土材质、塑料材质大管径管线。

2.3电磁感应法

这种探测方法主要是通过天然的电磁场或者是人工的电磁场源来激发管线，使地下管线产生相应的感应电磁场，可借助相关物探仪器来对其分布的特征进行探测，并以此探明管线的位置。这种方法适用于铸铁、钢材、铜、铝质组合而成的金属类且埋深较浅的金属管道。

2.4夹钳法

当发射器发出交流信号时，通过管线探测仪配备的夹钳内的磁环形成的磁场耦合到管线上，使管线产生感应电流，以此探测到目标管线。此方法操作简单，信号不容易被干扰，对有出露点的小直径金属探查效果较好。该方法适用于探测电力电缆或通信管线。

2.5探地雷达法

探地雷达法的基本原理是利用管线与介质的介电性、导电性及导磁性差异，发射源发出高频电磁波向地面下方穿透，当电磁波遇到介电系数不同的介质时会产生反射电磁波，再由接收天线接收反射回来的电磁波，获得地下管线的雷达波图像，进而确定管线的位置、管径及埋深。此方法对金属、非金属管线均有较好的探测效果，缺点是当管径较小且埋深较深时，信号较难分辨。

2.6红外辐射测温法

温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，得到与物体表面热分布相应的热像图。探测设备主要为红外辐射温度计及红外扫描仪。此方法常用于热力及自来水泄露检测。

2.7井下管线摄影测量仪（管道机器人）

地下管线如果埋深过深，一般仪器很难探测。在井下通风条件较差、空间狭小等探测条件较差的管道人员进入探测时可能会受到管道内有毒有害气体或液体损伤，对于这类管线，可以运用管道机器人对管线进行拍摄和测量，对管道的方向、规格、埋深、材质、分支和泄露点等进行实时成像并发回地面。此方法可以保证人员安全，高效、全方位进行管线探测。

3管线探测技术及仪器

目前管线探测技术已经比较成熟，仪器设备也相对先进。随着科技的不断进步，物探技术也将会逐步提高精度和灵敏度；随着材料和加工工艺的进步，物探仪器设备也会在精度和分辨能力等方面得到很大的改善。相信不久的将来，物探和其他学科互相渗透与结合，不断完善和发展，物探技术和设备将实现高分辨率、多参数探测管线的目标，管线成果也会更加翔实可靠。

4基于物探技术的管线探测要点

4.1分析技术实施要点

信号质量分析是工程勘察中物探技术应用、实施的要点之一，是工程勘察的基础和前提，因此本文以信号质量分析为要点，进行重点阐述。在进行工程信号质量分析时，首先要选择夜间测试的信号数据，这样能够很大程度上降低噪声对分析结果的影响，使得信号质量分析结果更加准确，进而采取有效的物探技术进行工程勘察。除此之外，技术人员对信号质量的分析也是至关重要的，信号采集作为分析的前提和基础，如何判定信号中是否存在较为严重的削波现象是最为直接的，理想状态下的信号数据具有连续性和保密性，因此勘察时，要利用波层分析方法对工程建设的环境、位置等信息进行勘察。波层分析法是物探技术中操作最便捷的方法之一，能够有效判定信号的记录长度，并对噪声信号进行处理，从而提高信号质量分析结果的精确性。

4.2参数设置

参数设置是工程勘察的重要内容之一，地下管线探测实施的关键在于运用物探技术中的电法技术，在开展工程勘察环节之前，技术人员首先要根据电法勘察的相关要求，对勘察现场的地质情况进行评估，，从而更好的对相应的勘察参数进行设置。此外，工程勘察仪器的选择同样重要，技术人员根据勘察环境的需求，选择适合该工程环境的勘察仪器，并根据电法勘察的要求，以现场采集的信号数据为优先设置目标，再合理设置电性相关参数。同时，还要对参数进行校验检测，保证本次参数设置的正确性，为工程勘察的准确进行提供基础。

4.3实现工程勘察

利用物探技术进行工程勘察时，首要要选择合适的物探技术，重力法作为现阶段常用的勘察方法，能够利用自身系统的硬件和软件进行工程勘察。重力法进行工程勘察时，能够优化自身的测量系统，使其深度偏移及成像方式达到最优。现阶段，将物探技术应用于工程勘察时，重力法具有较强的抗干扰性能、且勘察距离远、分辨率高，因此采用重力法进行工程勘察是极其合适的。勘察时，首先根据勘察现场的实际情况进行重力检测仪器的参数设置，只有保证参数设置的准确，才能进一步保证工程勘察结果的准确性。其次利用震检波接收器来接受各种反馈信息，再结合重力法的相关要求，对这些反馈信息进行分析，直至勘察误差逐渐趋于零，将得到的最优结果备份并输出。重力法是现阶段应用最广泛的物探勘察技术，能够实现准确、高效率的工程勘察。

结语

综上所述，地下管线的探测方法较多。在探测地下管线的过程中，要选择正确、合适的探测方法。当在探测过程中遇到特殊情况时，除了应利用探测设备测量，还要勘查实地情况，并将探测方法与勘察结果相结合，只有这样，才能使探测结果更加精准，并节约人力和财力，同时为地下管线探测工作提供准确的信息，促进我国城市工程建设的进一步发展。

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