簡(jiǎn)述地下管線普查中的物探方法試驗(yàn)及儀器一致性檢驗(yàn)

■馬啟峰

（廣東省地球物理探礦大隊(duì)廣東廣州510800）

簡(jiǎn)述地下管線普查中的物探方法試驗(yàn)及儀器一致性檢驗(yàn)

■馬啟峰

（廣東省地球物理探礦大隊(duì)廣東廣州510800）

物探方法試驗(yàn)及儀器一致性檢驗(yàn)是開展城市地下管線普查工作前的重要環(huán)節(jié)，對(duì)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(shè)計(jì)書的編制提供技術(shù)依據(jù)。

方法試驗(yàn) 儀器一致性檢驗(yàn) 收發(fā)距 工作頻率

1 前言

物探方法試驗(yàn)及儀器一致性檢驗(yàn)是開展城市地下管線普查工作前的重要環(huán)節(jié)，對(duì)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(shè)計(jì)書的編制提供技術(shù)依據(jù)。本次方法試驗(yàn)的內(nèi)容包括：電磁工作參數(shù)的選擇試驗(yàn)：如信號(hào)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(cè)區(qū)內(nèi)的博愛(ài)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(duì)投入普查施工的八臺(tái)管線探測(cè)儀進(jìn)行了物探方法試驗(yàn)及儀器一致性檢驗(yàn)。

2 儀器設(shè)備

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

參加物探方法試驗(yàn)及儀器一致性檢驗(yàn)的儀器

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

3 探測(cè)方法試驗(yàn)

在測(cè)區(qū)內(nèi)按均勻、合理、科學(xué)的原則選擇有代表性的管線點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，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(jìn)行試驗(yàn)，直接法、夾鉗法和感應(yīng)法交替使用，探測(cè)試驗(yàn)分別在給水、燃?xì)?、通訊、電力四種管線上進(jìn)行，在發(fā)射機(jī)頻率一定（33KHz）情況下，共采集11組計(jì)44個(gè)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)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(yīng)法均具有較好效果，測(cè)深宜采用直讀法、70%衰減法，（深度較淺時(shí)，直讀法和70%衰減法都比較可靠；深度較大時(shí)，70%衰減法卻顯得更可靠些且使用感應(yīng)法時(shí)，不能使用直讀法測(cè)深），對(duì)于采用橡膠接口管道和較復(fù)雜地段應(yīng)采用直接法探測(cè)。感應(yīng)法誤差較大，不宜采用。

3.2 通訊

在單一管線條件下，應(yīng)以?shī)A鉗法為主，感應(yīng)法為輔的探測(cè)方法，測(cè)深宜采用70%衰減法。由于電信電纜多以排管輔設(shè)，或電纜束形式出現(xiàn)，敷設(shè)時(shí)不規(guī)則，用感應(yīng)法探測(cè)容易造成誤差大，所以應(yīng)盡量采用夾鉗法探測(cè)。

3.3 電力

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

3.4 燃?xì)?/p>

在本測(cè)區(qū)所見燃?xì)夤芫€均為非金屬PE管，暫未發(fā)現(xiàn)金屬燃?xì)夤芫€。

3.5 復(fù)雜管線探測(cè)

在地電條件復(fù)雜，管線密集的情況下，單一的探測(cè)方法很難奏效，應(yīng)采用綜合物探技術(shù)，多方法，多途徑對(duì)管線異常進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確對(duì)管線定位、定深。

4 儀器一致性檢驗(yàn)

按照《X市地下管線探測(cè)及信息化技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）及《X市地下管線計(jì)算機(jī)成果數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》要求，在正式探測(cè)前對(duì)投入生產(chǎn)的八臺(tái)管線探測(cè)儀進(jìn)行了一致性對(duì)比試驗(yàn)，投入英國(guó)雷迪公司產(chǎn)的RD8000PXL型八臺(tái)管線儀（編號(hào)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(gè)觀測(cè)點(diǎn)相同位置上進(jìn)行同點(diǎn)測(cè)試對(duì)比，采集數(shù)據(jù)60個(gè)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。從表2中可以看出同一觀測(cè)點(diǎn)上各儀器觀測(cè)值絕對(duì)差值小，波動(dòng)范圍窄，各數(shù)據(jù)趨近一致。

按下式對(duì)十臺(tái)儀器的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)（見表2）統(tǒng)計(jì)平面定位中誤差mts和埋深中誤差mth。

式 中 ?sti----探測(cè)和實(shí)際水平位置偏差（cm）；

?shi----探測(cè)深度與實(shí)際深度偏差（cm）；

n ----觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)；

m ----觀測(cè)點(diǎn)總觀測(cè)次數(shù)。

經(jīng)過(guò)計(jì)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(diǎn)的重復(fù)觀測(cè)管線中心埋深，當(dāng)hi小于100cm時(shí)，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(shuō)明八臺(tái)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(yàn)

5.1 收發(fā)距試驗(yàn)

收發(fā)距試驗(yàn)在已知沒(méi)有任何管線的空白場(chǎng)地，用接收機(jī)測(cè)定發(fā)射機(jī)一次場(chǎng)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(shí)，由于發(fā)射機(jī)一次場(chǎng)的存在，將影響定位、定深精度；大于最佳收發(fā)距時(shí)，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(cè)區(qū)內(nèi)無(wú)管線的場(chǎng)地上，用十臺(tái)儀器進(jìn)行的一次場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，在一般的發(fā)射條件下，一次場(chǎng)在10m處已較弱，在15m處一次場(chǎng)的影響已趨于零，因此15m左右是相對(duì)較理想的收發(fā)距。

一次場(chǎng)縱剖面圖

為了驗(yàn)證最佳收發(fā)距，在博愛(ài)中路和紅星北路的三類管線、七個(gè)管線點(diǎn)上做了試驗(yàn)，工作機(jī)頻率為33 kHz，得出測(cè)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(shí)，測(cè)深誤差較小，當(dāng)收發(fā)距較小時(shí)（小于10米），由于一次場(chǎng)的影響，測(cè)深誤差較大；收發(fā)距較大時(shí)（大于35米），由于管線異常信號(hào)減弱，異常信噪比降低，信號(hào)不穩(wěn)，異常峰值難以確定，使定位及測(cè)深誤差增大。

表3

5.2 發(fā)射頻率試驗(yàn)

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(dǎo)率μ、電導(dǎo)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(dāng)介質(zhì)的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率一定時(shí)，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(ài)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(jìn)行了試驗(yàn)，見表4：

表4

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

6 結(jié)論

（1）經(jīng)試驗(yàn)1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#儀器主機(jī)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(cè)方法給水以直接法、感應(yīng)法為宜，電信及電力電纜以?shī)A鉗法為主輔助感應(yīng)法為宜，P波法，R波法可作參考；測(cè)深在埋深較小時(shí)可采用直讀法和70%衰減法，埋深較大時(shí)采用70%衰減法為宜。（3）工作頻率對(duì)地下管線探測(cè)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(zhǎng)，由于信噪比減弱，從而影響探測(cè)精度。直接法、夾鉗法采用33KHZ、65KHZ為宜，感應(yīng)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(guò)對(duì)12個(gè)多種類管線點(diǎn)采用70%定深法、△Hmax極大值定位法，頻率33kHz的探測(cè)對(duì)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(zhǔn)確性。

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-322-1