管线探测技术教程

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1、第七章 地下管线探测技术 地勘系物探教研室 概述 为什么进行地下管线探测？ 地下管线探测的发展、方法？ 第一节 地下管线的种类及探测方法 一、地下管线的种类 （一）给水管 （二）排水管 （三）燃气管 (四）电力电缆和路灯电缆 （五）电讯电缆 （六）供热管道 （七）人防通道 （八）地下铁路 第一节 地下管线的种类及探测方法 二、我国地下管线的现状 （一）我国地下管线工程具有悠久的历史 （二）地下管线严重老化 （三）地下管线资料残缺不全，精度不高，与 现实不符 (四）地下管线工程发展迅速，管网结构日趋 拥挤和复杂 （五）条块分割，各司其政 （六）起点高、高标准、全面系统的地下管线 探测工作正在展开

2、 第一节 地下管线的种类及探测方法 三、探测方法 （一）地下管线探测特点 1. 地下管线埋设条件复杂，大多在水泥或沥 青路面以下 2.地下管线复杂，埋设深度、型号各异 3.地下管线探测要求仪器能够连续追踪，快速 定向、定位，资料现场解释 4.探测深度35m，有较高的分辨能力和抗干 扰能力 第一节 地下管线的种类及探测方法 三探测方法 （二）地下管线探测方法 根据物理性质对地下管线类型的划分： 1. 由铸铁管、钢管构成的金属管道 。如 ：给 水、燃气、供热某些工业管道。 2.铜、铝材料构成的电缆。如：动力电缆、通 讯电缆和有线电视电缆等。 3.水泥、陶瓷和塑料构成的废金属管网 第一节 地下管线的

3、种类及探测方法 三探测方法 （二）地下管线探测方法 地下管线根据物理性质对比： 材料导电性导磁性磁性介电性 铸铁管 钢管 铜、铝 芯电缆 水泥、 陶瓷、 塑料 好 好 好好 好 好 好 无 无差 差 差 第一节 地下管线的种类及探测方法 （二）地下管线探测方法 根据物理性质和探测场源划分： 1.按照材料的不同，可分为金属和非金属管线 两大类。 2.从电磁探测角度出发，可将上述管线划分为 无源信号和有源信号两种管线。 3. 有源信号：管线本身携带有电的信号， 探测时无需用人工场源进行激发的地下管线 ，如电力电缆等； 4. 无源信号：管线本身不携带电信号，探 测时需要用人工场源对其施加信号的地下管

4、 线，如给水管线； 第一节 地下管线的种类及探测方法 （二）地下管线探测方法 1.井中调查和仪器探测 2.井中调查和开挖样洞相结合 目前仪器探测方法主要有： 频率域电磁感应法、充电法、磁测、探地雷 达等，主要是频率域电磁感应法和磁法。 第一节 地下管线的种类及探测方法 精度要求 规范 城市地下管线探测技术规程、城市测量 规范、城市勘察物探规范 地下管线探测必须查明和标注的项目内容 第一节 地下管线的种类及探测方法 管线探测中实地调查表 实地调查可以和仪器探测同时进行，也可分别进 行。实地调查除了应对现况调绘图的各类管线位置进一 步调查外，还要对明显管线点详细调查、记录和量测， 填写明显管线调查

5、表，并确定必须用仪器探测的管线。 第一节 地下管线的种类及探测方法 地下管线实地调查项目 第一节 地下管线的种类及探测方法 频率域电磁法探测地下管线的野外纪 录 第一节 地下管线的种类及探测方法 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 一、直接充电法 将低频交变电流电源 的一端接到管道得出露点 上，另一端接在离开管线 较远的地面上，或者在同 一管线的另一出露点上， 对其进行充电，利用电磁 仪器接收充电附近电磁场 的变化。 R 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 对地下管线进行低频电流充电时，空间 磁场可表示为 则地表磁场垂直分量Hz和水平分量Hx分 别为 曲线特征： 管线正上方（x=0) , Hz

6、=0,Hx有极大值 ； Hx属于偶函数；Hz 为奇函数。 X=h时Hx曲线出现 拐点，Hz曲线有极大和 极小值 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 二、感应法 激发方式： 选择管道附近及其上方，在 地面上布置发射线圈 。 发射线圈面水平置于地表（ 称为垂直磁偶极子）; 发射线圈垂直于地表放置， 并使线圈面的法线方向与测线 的x的方向一致（称为x向的水 平磁偶极子）; 发送n10kHz频率的电流， 利用接收机观测电磁场的变化 。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 3.夹钳法 将发射机输出端用导 线与信号钳连接，将夹钳套 在被测金属管线或电缆上， 信号发生器输出的交变电流 信号流过磁芯的初始绕组

7、， 绕组使磁环形成磁场，这个 磁场耦合到管线上，并产生 感应电流。在管道线周围形 成感应磁场。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 管线中电流的性质： 由于地下金属管线的存在，在感应激发情况下 ，不仅在管线中有涡流 ，而在大地 金属管线 大地这个回路中也会有感应电流形成。 1.管径大、埋深浅 ，地面接收的异常磁场为这 些电流共同产生； 2.管径远小于埋深时，地面形成的二次涡流很 弱，二次电流 主要沿大地 金属管线 大地这 个回路中流动，在管线中形成一条单独的线电流 。 管线中电流强度的变化规 律 1.x向水平磁偶极子激发 I2=Ch/(x2+h2） 当x=0

8、时（发射线圈在管 道正上方），管道中二次电流 最大，随线圈远离正上方而减 小。 2.垂直磁偶极子激发 I2=Cx/(x2+h2） 当x=0时（发射线圈在管道 正上方），管道中二次电流为 零，随线圈偏离正上方二次电 流很快增大，在x/h=1时，有 极大值。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 h x p T Q O r x h x p T Q O r x (a)(b) 1.0 0.5 0 1234 5 6 7 8 91011 x/h I 2 x z I 2 I 2 管线电流于场源 位置的关系曲线 用磁偶极子激发管线电流示意图 （a) 水平磁偶极子 （b)垂直磁偶极子 水平磁偶极子激发 在管子正上

9、方有极大 值，可用来识别管子的位 置。 垂直磁偶极子激发 在管子正上方二次场 电流为零，可压制管线异 常对目标管线异常的干扰 ，分辨出被测目标管线。 如果场源位置不变，则 管线电流将随传导距离的 增大而衰减。衰减的快慢 与场源的频率和管径大小 有关，频率越高、管径越 大，则管线中二次电流的 衰减也越快。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 主要工作方法 ：动源旁线偶极、半定源偶极 装置和定源装置 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 三、示踪法 对于非金属管道 ，由于导电性极差，不 能用通常的充电法或感 应法来探测。该方法是 将一个微型信号发生器 放入管道中，并在管道 中移动，在地面上追踪 其发

10、出的电磁信号，便 可探测到非金属管道的 位置和深度。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 五、管线位置及深度的确定 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 （一）平面位置的确定 1. 极大值法 用单个水平线圈 接收磁场的水平 分量Hx。 当x=0时有Hx的 极大值。 2. 极小点法 用单个垂直线圈接收 磁场的垂直分量 Hz。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 五、管线位置及深度的确定 （一）平面位置的确定 当x=0时，Hz=0。在两 侧有极大值存在。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 3.水平分量垂向差分 法 （梯度测量法） b t D （一）平面位置的确定 （一）平面位置的确定 对于单根管线

11、来说，磁场强度水平分量，在管 线上方有极大值明显，但分辨率低；磁场 强度垂直分量的曲线斜率最大，反映哑点 位置灵敏度最高，确定地下管线的水平位 置最准确。 对于多根管线，水平分量梯度法抗干扰较强， 分辨率高，效果较好。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 （二）埋深的确定 1.水平分量垂直差分法 b t D 2. 450测量法 测量线圈水平（测量 磁场垂直分量），在管顶有 极小值（哑点）。将接收线 圈与地面成450状态，沿垂 直管线方向左右分别移动寻 找哑点，该点与定位点之间 的距离即为埋深。 X=h 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 3. 极值法 测量线圈水平，测量 磁场垂直分量。找到哑点

12、即 为管子的地面投影位置，保 持垂直线圈的接收状态，沿 垂直管线方向左右分别移动 寻找极大指点，该点与定位 点之间的距离即为埋深。 X=h 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 4. 70%点法 测量线圈垂直放置，测量磁 场的水平分量Hx。在管子上方找 到极大值后，保持垂直线圈的接 收状态，沿垂直管线方向左右分 别移动，寻找仪器读数较极大值 点减小30%的两点，该两点之间 的距离即为埋深。 h=X 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 六、工作方法技术 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 （一）常用仪器 1. RD系列：英国RADIODETECTION公司生产 型号：RD400, RD600, R

13、D2000, RD4000 发射频率：1kHz、8kHz、 33kHz、 130kHz 2. SL-480多功能地下管线探测仪 该仪器能在不挖开覆土的情况下方便而快捷地测定地 下各种金属管道及电缆的走向、位置和埋深，以及钢 质防腐管道的漏蚀点和地下电缆故障点的精确定位。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 3. SUBSITE 950R/T、970T 管线探测仪 950R/T管线仪含有3种模式、20种频率帮助您 快速找到埋藏于地下的电话线、CATV、电力线、 煤气管道、给排水管道。主动模式950T及970T 通过直接与电缆连接发射信号；感应夹钳和广播感 应模式同步交替传输8K和29KHz信号，

14、适用于高难 度的探测；当低频感应绝缘金属管线信号变弱时， 能通过高频感应进行探测；被动模式950R能检测 到31KHz（CATV）和50/60Hz电力线产生的信号， 及无线电频率；信标模式950R能通过选用信标来 检测非金属管道信号，采用512Hz信标，还能检测 到铸铁管内的阻塞物。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 (二） 常用工作方法技术 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 1.现场踏勘阶段 测区地电条件，场地条件 搜集测区内地下管线资料 搜集测区地下管线种类、型号、规格等资 料 搜集测区地形图 2. 工作方法技术的选择 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 金属管道：直径小、埋深小于12

15、米，一般选 择感应法，或者充电法， 电缆： 无源探测 选择 感应法； 有源探测 选择 充电法。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 3. 野外定位技术 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 单一地下管线 当有露头时，使 用充电法或者夹钳 法。接收机沿管线 走向的垂直方向测 量，寻找异常位置 。 并排管道的区分 采用感应法扫描 目标管道位置（旁线X- X装置），然后采用半 定源z-z装置测量利用 零值点精确定位，并区 分其它管线。 也可以用垂直线圈 放在一个管线上，得到 另一管线上的异常。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 管道与电缆的区分 在同一条剖面上分别进行有源探测和无源 探测。 无源探测

16、：电缆有异常，管道没有； 有源探测：电缆异常值小于管道。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 管线拐点及终点探测 在管道拐弯处接收机信号会急剧下降，以下降前 位置为圆心，23m为半径，作环形搜索，发现管线 新的走向；如在其他方向均无信号，则可断定该点为 终点。 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 分支点的确定 方法同管线拐点的探测方法 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 4. 野外点位的确定 采用全站仪测量定位和标高。 DZQ22-A 2秒全站仪 宾得R100系列电子全站仪 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 5. 资 料 整 理 及 编 制 成 果 图 件 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 六、应用实例 第二节 用频率域电磁法探测地下管线 1.两平行金属管道的探测 两根相距2米，埋深0.95米 的平行暖气管道的探测结果 。 a.两管线中间激发，采用极 大值法和梯度法测量。 b.两管线中间激发，采用垂 直线圈