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非开挖管线探测方法与应用

本站     2021/9/29 10:56:34    

1 探测方法选择

根据探测任务和目的,结合现场踏勘和实地工作条件,选定本工程物探方法。

2 电磁感应法

金属管线一般具有中等以上强度的磁性(K值一般在100×4π×SI~1000×10-6×4π×SI),其电阻率一般为0.23×10-4ΩM~0.89×10-4ΩM,具有较好的导电性,导磁性。地下管线一般敷设在地表以下5米以内的浅表土层中,表土层一般无磁性,其电阻率在几欧姆米~几十个欧姆米,由此可见地下管线与其周围介质存在着明显的电性、磁性差异。因此,用电磁感应原理制作的地下管线探测仪能比较正确地探明地下金属管线的分布状况,具备了探测所必要的地球物理前提。

对目标管线施加一定频率和适当强度的交变电磁场,该目标管线与大地之间便有相应的交变电流通过,该交变电流在其周围空间产生相同频率的交变电磁场,即在目标管线周围形成二次交变电磁场异常,用接收装置检测该异常,便能确定目标管线的位置,达到探测地下管线之目的。

探测方法分为主动源和被动源方法,其中主动源法包括直接法、夹钳法、感应法。

根据各类管线特征采用相应的方法。例如对电力电缆可采用被动源法;而追踪地下管线走向或区分地下管线时,可采用主动源法(直接法、夹钳法),该方法相对于被动源法探测精度更精确。

3 示踪电磁法

非开挖及有出入口的金属管线探测是用传感器将固定频率的传感器穿入孔内,在地面用接收器接收传感器发射的电磁波信号,从而确定传感器距地面的深度及平面位置,即可确定信息管线的埋深及平面位置

4 惯性陀螺仪法

螺旋仪是基于角动量守恒的理论设计出来的装置。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。陀螺仪一旦开始旋转,由于转子的角动量,陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。

陀螺仪和加速度计分别测量定位仪的相对惯性空间的的3个转角速度和3个线加速度延定位仪坐标系的分量,经过坐标变换,把加速度信息转化为延导航坐标系的加速度。并运算出定位仪的位置、速度、航向和水平姿态。陀螺仪三维精确定位技术作为新的地下管线定位方法,具有以下技术特点:

(1)测量不受地形限制,不受深度限制,不受电磁干扰;

(2)定位精度高;

(3)适合于任何材质的地下管道;

(4)自动生成三维空间曲线图,并与GIS无缝兼容;

(5)可用于探测电力、燃气、给水、排水等各种材质的大埋深非开挖管道。

5 井中电阻率跨孔CT法

电阻率法是利用地壳中不同岩石间导电性(以电阻率表示)的差异,通过观测与研究在地下人工建立的稳定电流场的分布规律,来达到解决有关地质问题的一种电法勘探方法。

高密度电法及超高密度电法是指通过电极阵列排列方式来观测人工建立的地下稳定电流场的分布规律,进而可以实现地下目标体探测的一种电阻率法。超高密度电法具有如下几大特点:

(1)首先超高密度电法打破了常规电法勘探中数据采集方式的限制,而采用自由无限制的组合方式来采集数据,正是基于这种超高密度方法可采集到几十倍与常规电法数据采集方式采集不到的数据。例如同在一个64电极的排列中,常规的数据采集方式仅可采集到1000多个数据,而用这种超高密度的方法,就可采集到60000多个数据。如此多的数据大大提高了反演结果的准确性和可靠性。也避免了常规数据采集方法中数据采集的片面性(有些偏重于横向分辨率,有些偏重于纵向分辨率等等)而导致在同一地点采用不同数据采集方式采集的数据所产生的反演结果不同的缺点。

(2)其次,该方法将所测得的大量数据利用现代的反演技术直接反演成真电阻率剖面图。此图可直接用于地下岩土分布及地下异常体的分析和解释。

(3)此方法的另一个特点就是它的64道通道技术。例如使用常规高密度电法要测得6万个数据,就需要3整天,而利用64道仪器,采集6万多个数据仅需要1个小时。

6 工业内窥镜可视化影像法

内窥镜是一种多学科通用的工具,其功能是能对弯曲管道深处探查,能观察不能直视到的部位,能在密封空腔内观察内部空间结构与状态,能实现远距离观察与操作。

工业内窥镜的原理是利用转像透镜光学技术来传送影像,并由光导纤维提供传光照明。为了传送清晰图像,该窥镜的有效不锈钢插入部分内设计若干光学元件的转像透镜系统。内置光纤把需照相光线从独立的冷光源直接传送至工作位置上。通过物镜成像传至CCD 耙面上,然后CCD 再把光像转变成电子信号,把数据转送至视频内窥镜控制组,再由该控制组把影像输出至监视器或计算机上的原理。内窥镜是一种最为直观的观察管道位置的探测手段,其具有精度高,探测准确的优点。

结语:随着城市规模的不断扩大,以非开挖方式敷设的地下管线越来越多,常规的地下管线探测方法已无法完全满足地下管线数据的采集要求,文章引用的示踪电磁法、惯性陀螺仪法、井中电阻率跨孔CT法和工业内窥镜可视化影像已在多个项目应用,并确定较好效果。希望在本文的论述下,可以为设计及施工提供有价值的信息。


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