簡述地下管線普查中的物探方法試驗及儀器一致性檢驗

■馬啟峰

（廣東省地球物理探礦大隊廣東廣州510800）

簡述地下管線普查中的物探方法試驗及儀器一致性檢驗

■馬啟峰

（廣東省地球物理探礦大隊廣東廣州510800）

物探方法試驗及儀器一致性檢驗是開展城市地下管線普查工作前的重要環(huán)節(jié)，對保證普查質(zhì)量具有重要意義，其目的是確定地下管線普查所采用的物探方法、所選用儀器的有效性、精度和有關(guān)參數(shù)，為技術(shù)設計書的編制提供技術(shù)依據(jù)。

方法試驗 儀器一致性檢驗 收發(fā)距 工作頻率

1 前言

物探方法試驗及儀器一致性檢驗是開展城市地下管線普查工作前的重要環(huán)節(jié)，對保證普查質(zhì)量具有重要意義，其目的是確定地下管線普查所采用的物探方法、所選用儀器的有效性、精度和有關(guān)參數(shù)，為技術(shù)設計書的編制提供技術(shù)依據(jù)。本次方法試驗的內(nèi)容包括：電磁工作參數(shù)的選擇試驗：如信號激發(fā)方式的選擇、工作頻率的選擇、收發(fā)距的選擇、定位和定深方法的選擇等。

廣東省地質(zhì)物探工程勘察院物探作業(yè)人員于2015年6月15日，在測區(qū)內(nèi)的博愛中路、紅星北路、興業(yè)路、科技大道、廣云路、獅城路等不同路面的道路上，對投入普查施工的八臺管線探測儀進行了物探方法試驗及儀器一致性檢驗。

2 儀器設備

參加物探方法試驗及儀器一致性檢驗的管線探測儀器共8臺（套），均為英制RD8000型，各臺儀器的配件齊全、完好，使用正常。各型號見下表：

參加物探方法試驗及儀器一致性檢驗的儀器

儀器編號儀器型號 產(chǎn)地 性能 備注發(fā)射機型號 接收機型號01# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格02# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格03# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格04# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格05# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格06# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格07# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格08# RD8000 RD8000 英國 穩(wěn)定 合格

3 探測方法試驗

在測區(qū)內(nèi)按均勻、合理、科學的原則選擇有代表性的管線點進行試驗，如單一管線，多條管線等。

表1 1#儀器數(shù)據(jù)表

選擇1#儀器進行試驗，直接法、夾鉗法和感應法交替使用，探測試驗分別在給水、燃氣、通訊、電力四種管線上進行，在發(fā)射機頻率一定（33KHz）情況下，共采集11組計44個數(shù)據(jù)。統(tǒng)計結(jié)果見表1。

從表中可以發(fā)現(xiàn)：

3.1 給水

在單一管線條件下，直接法及感應法均具有較好效果，測深宜采用直讀法、70%衰減法，（深度較淺時，直讀法和70%衰減法都比較可靠；深度較大時，70%衰減法卻顯得更可靠些且使用感應法時，不能使用直讀法測深），對于采用橡膠接口管道和較復雜地段應采用直接法探測。感應法誤差較大，不宜采用。

3.2 通訊

在單一管線條件下，應以夾鉗法為主，感應法為輔的探測方法，測深宜采用70%衰減法。由于電信電纜多以排管輔設，或電纜束形式出現(xiàn)，敷設時不規(guī)則，用感應法探測容易造成誤差大，所以應盡量采用夾鉗法探測。

3.3 電力

由于本測區(qū)電力管線多以排管形式敷設，少量為溝道，所以應采用夾鉗法為主，感應法為輔的探測方法，測深宜采用直讀法、70%衰減法。

3.4 燃氣

在本測區(qū)所見燃氣管線均為非金屬PE管，暫未發(fā)現(xiàn)金屬燃氣管線。

3.5 復雜管線探測

在地電條件復雜，管線密集的情況下，單一的探測方法很難奏效，應采用綜合物探技術(shù)，多方法，多途徑對管線異常進行綜合分析，準確對管線定位、定深。

4 儀器一致性檢驗

按照《X市地下管線探測及信息化技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）及《X市地下管線計算機成果數(shù)據(jù)標準》要求，在正式探測前對投入生產(chǎn)的八臺管線探測儀進行了一致性對比試驗，投入英國雷迪公司產(chǎn)的RD8000PXL型八臺管線儀（編號分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#）.選取的工作頻率均為33KHZ、定深方法采用70%法，收發(fā)距離12～15米，在四類管線上、共選擇12個觀測點相同位置上進行同點測試對比，采集數(shù)據(jù)60個，統(tǒng)計結(jié)果見表2。從表2中可以看出同一觀測點上各儀器觀測值絕對差值小，波動范圍窄，各數(shù)據(jù)趨近一致。

按下式對十臺儀器的觀測點數(shù)據(jù)（見表2）統(tǒng)計平面定位中誤差mts和埋深中誤差mth。

式 中 ?sti----探測和實際水平位置偏差（cm）；

?shi----探測深度與實際深度偏差（cm）；

n ----觀測點點數(shù)；

m ----觀測點總觀測次數(shù)。

經(jīng)過計算得出：

水平位置限差：

埋深限差:

Mh=±0.5×0.15h（單位：cm）

（式中hi為各檢查點的重復觀測管線中心埋深，當hi小于100cm時，取hi＝100cm）

表2

由上表結(jié)果可見，探查定位中誤差mts<5 cm和定深中誤差mhs<7.5 cm都滿足《規(guī)程》要求。說明八臺儀器性能穩(wěn)定，一致性較好，可投入施工。

5 收發(fā)距、工作頻率試驗

5.1 收發(fā)距試驗

收發(fā)距試驗在已知沒有任何管線的空白場地，用接收機測定發(fā)射機一次場的極限距離，從而確定最佳收發(fā)距范圍，收發(fā)距小于最佳收發(fā)距時，由于發(fā)射機一次場的存在，將影響定位、定深精度；大于最佳收發(fā)距時，則管線異常的信噪比降低，異常峰值難以確定，從而難以保證定位、定深精度。

在測區(qū)內(nèi)無管線的場地上，用十臺儀器進行的一次場測試結(jié)果表明，在一般的發(fā)射條件下，一次場在10m處已較弱，在15m處一次場的影響已趨于零，因此15m左右是相對較理想的收發(fā)距。

一次場縱剖面圖

為了驗證最佳收發(fā)距，在博愛中路和紅星北路的三類管線、七個管線點上做了試驗，工作機頻率為33 kHz，得出測深隨收發(fā)距不同而變化的情況，見表3：

從表中可見：收發(fā)距為 15-30米時，測深誤差較小，當收發(fā)距較小時（小于10米），由于一次場的影響，測深誤差較大；收發(fā)距較大時（大于35米），由于管線異常信號減弱，異常信噪比降低，信號不穩(wěn)，異常峰值難以確定，使定位及測深誤差增大。

表3

5.2 發(fā)射頻率試驗

在低頻電磁法的工作頻率范圍內(nèi)，電磁波衰減系數(shù)b與介質(zhì)的磁導率μ、電導率σ、工作頻率ω的關(guān)系如下式：

由上式可見：電磁波的衰減系數(shù)正比于ω、μ、σ的平方根，當介質(zhì)的磁導率、電導率一定時，電磁波的衰減系數(shù)與發(fā)射頻率的平方根成正比，即工作頻率越高，電磁波衰減越快，傳播距離越近，使用不同頻率的發(fā)射頻率，探查效果不同。

在紅星北路、博愛中路、獅城路、廣云路、興業(yè)路上選擇四種管線分別利用33KHZ及65KHZ進行了試驗，見表4：

表4

從上表的試驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，直接法及夾鉗法采用33KHZ、65KHZ，感應法采用65KHZ效果較好。

6 結(jié)論

（1）經(jīng)試驗1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#儀器主機及配件齊全，性能穩(wěn)定，一致性較好，精度滿足施工要求。（2）探測方法給水以直接法、感應法為宜，電信及電力電纜以夾鉗法為主輔助感應法為宜，P波法，R波法可作參考；測深在埋深較小時可采用直讀法和70%衰減法，埋深較大時采用70%衰減法為宜。（3）工作頻率對地下管線探測有一定影響，發(fā)射功率一定的情況下，頻率高，傳播距離短，則有利于提高管線異常信噪比；反之，頻率低，傳播距離長，由于信噪比減弱，從而影響探測精度。直接法、夾鉗法采用33KHZ、65KHZ為宜，感應法采用65KHZ為宜。 （4）電信電纜要校正到管塊頂，平面位置校正到管塊中心。（5）收發(fā)距一般在15-30米為宜，最佳收發(fā)距為15米。（6）儀器的一致性：通過對12個多種類管線點采用70%定深法、△Hmax極大值定位法，頻率33kHz的探測對比，結(jié)果中誤差都小于限差，儀器的一致性良好，性能優(yōu)良，可保證采集數(shù)據(jù)的準確性。

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-322-1