进一步利用电磁法探查城市地下管线.doc

进一步利用电磁法探查城市地下管线 ?进一步利用电磁法探查城市地下管线 初级探测者往往只注重信号接收机的使用，试图通过调节接收机寻找到管线的信号，却收效甚微。倘若目标管线上没有负载电流或微弱负载电流，信噪比低，加大增益的同时也放大了干扰信号，最终仍难以得到满意的结果。通过更换信号激发方式增大目标管线的负载电流，提高信噪比，才是提高探测结果可靠性的有效途径。 通常的信号激发方式有三种，感应法、夹钳(感应)法、充电法(直接法)。感应法非常方便，为广大探测人员习惯性使用，但发射线圈本身有一定的一次磁场，需要避开，同时对管线信号的激发效果受管线深度影响很大，也容易激发出旁侧的非目标管线——如路灯线等的信号。夹钳(感应)法对线缆类管线探测效果较好，被夹的管线或导体内能产生较强的电流。充电法，包括单端、双端充电方式，直接向管线输入一定频率的电流，尽量让电流沿目标管线流动，充电点的选择对探测的结果有一定影响。近年来出现的“点电源”充电方式(一端在井内阀门上，另一端在井盖上)，其管线中电流很难近似为“单一线电流”，是附近难以找到合适接地点的无奈选择，不应作为日常习惯性使用的方法。 感应法方式中还有压线感应法，该方法使得旁侧管线上的载流加强，而正下方管线载流减弱。 不论采取何种信号的激发方式，都是为了增大目标管线上的载流，减小其它管线的载流，使目标管线的信号能够被仪器接收并从干扰背景中突出。复杂地区的管线，探查的第一步也就是要通过运用不同的信号激发方式，将复杂管线简化为近间距平行管线。 1．1工程实例一 黄埔区庙头一条730液化气管穿越黄埔东路，采用顶管施工，深度在5～9，但不能准确确定在黄埔东路南侧的深度，对拟施工的污水顶管工程带来不便。虽然钢管导电性好，但因埋深大，感应法无法施加有效信号。通过实地踏勘，发现在黄埔东路南北二侧，相距约一公里远的地方，有二个该液化气管的阴极保护装置，采用约二公里长导线，对二铁桩充电，施加信号。图一是感应法、单端充电法、双端充电法激发信号时记录的x(磁场水平分量)曲线。 感应法记录的曲线不能发现该管的存在；单端充电法记录的曲线隐约发现该管；双端充电法记录的曲线明显显示该管的存在。 图一：庙头液化气管不同方式激发的x曲线 在这种超深管线的探测中，有效施加管线信号是探测成功与否的关键。 1．2工程实例二 当给水铸铁管和燃气钢管近间距离平行敷设时，燃气钢管由于导电性好较容易探测，而给水铸铁管因导电性相对较差，显得不易探测。虽然发射机直立在铸铁管的正上方，铸铁管产生的载流反而远小于燃气钢管上的载流，因而信号被燃气钢管的信号叠加、影响后，相对变弱，甚至不能察觉。而通过对燃气钢管的压线法感应，却可以突出给水铸铁管的异常。 图二：一处铸铁管与钢管的不同方式激发的Δx’曲线 图二中，在剖面及处分别有燃气钢管和给水铸铁管，对给水铸铁管感应激发信号或充电，接收到的Δx’曲线均如“”，燃气钢管异常突出，而给水铸铁管的异常被掩盖难以察觉。但对燃气钢管的压线法感应，却使给水铸铁管的异常突出，如曲线“”。 我们观察的是电流在空间形成的场值，磁场水平分量或垂直分量，通过大脑记忆场值的变化趋势，分析场值在空间的形态，找到地下电流、即管线的位置。但有的场值受到干扰或隐藏在其它管的信号中不能被探测者察觉，而被漏测。在复杂管线地区采取记录场值曲线，能帮助探测者发现信号并察觉到信号是否受到干扰而采取其它措施减小干扰。 工程实例三 图三()图中有二条管的异常叠加在一起，不细心的探测者只能发现一条管线。图三的()图显示在宽的人行道上有四条管线，从左向右分别为电力、电信、给水、路灯，其中处的异常正是目标管线给水铸铁管，这是对它双端充电激发时记录的Δx’曲线。该铸铁管实际是有信号的，但不通过对曲线的观察却不能被发现。 图三：有管线异常被隐藏的Δx’曲线 在管线复杂地区或管线较深时，设置观测剖面是发现管线异常和取得管线完整异常的最好方法。 正反演技术的使用建立在场值曲线的基础上，对探查结果要求较高的重点的施工工程如顶管等项目非常重要。主要作用有二点：一是通过标准曲线对比实际探测曲线，利用曲线的总体趋势来得到准确的管线位置和深度；二是将叠加在一起的信号分离开。 中国地质大学(北京)的杨旭教授等提出了人机对话式的反演技术，给定的管线平面位置、深度、电流等参数，正演计算各管线电流形成的场，然后叠加，与实测曲线比较，根据拟合情况，不断变换参数，直至操作者满意，此时所得的参数值即为反演的结果。 3．1反演实例一 对本文图一中的曲线“”、“”进行拟合反演，拟合结果见下图四。可见“”线与理论曲线“一致性”