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1、相邻的平行管线的探测方法探讨尚德席摘要：低感应频率适合于平行管线探测，选择适合激发方式来定位平管线的位置，最好选择直接连接法或夹钳耦合方式来定位平行管线。关键词：管线，电流，激发方式，感应频率随着经济的快速发展，城市化进程的不断推进；维护城市正常运转的各种管网里程也在快速增加。由于各种管线都埋在地下，对于它们的维护和管理都提出了更高要求；为了有序的规划管理各种地下管线，各个城市的主管部门都开始了聘请专业的地下管线探测队伍进行管线普查，建立统一的地下管线管理系统(GIS)。但是，在管线普查的过程中，准确定位相邻的平行管线的问题是探测人员在工作中遇到的最多又必须解决的难题之一。下面，我们就以两条相
2、邻平行管线的互感特性，以采用频率域电磁法对两条相邻平行地下管线的探测为出发点，对两条及多条相邻平行管线的探测原理及方法进行探讨，给这一问题的解决提供了很好的理论依据及实施方法。首先，来了解一下两条相邻平行地下管线的互感特性。1 2图一 两条相邻平行地下管线的物理模型如图一，两条相邻平行地下管线的物理模型，假设两条平行管线的性质相同，我们来考虑两条相邻平行管线的互感问题。对管线1进行感应或直接连接，使管线1中有交变电流存在，管线2中会因耦合而产生电流： .1 ：量值上等于一个管线（线圈）上通有单位电流时，另一管线（线圈）的磁通量数；：管线1与管线2的互感，在量值上只与两者的形状、相对位置以及周围
3、介质的磁导率有关； ：管线2与大地（周围介质）的阻抗。由式1可知，在，一定时即管线条件和地电条件一定时，管线2能否成为管线1的干扰体，决定于感应工作频率，感应工作频率越低时， 越小。在一定相对位置下，感应工作频率越高时，两条相邻平行管线成为相互影响的一对，因此在多条相邻平行地下管线的探测中，感应或激发装置应尽量采用低频电磁感应或采用低频直接连接法。1. 探测两条相邻平行地下管线的工作方法 在低频感应条件下，以及某些特别的措施下进行地下管线探测时，可以忽略不均匀的导电覆盖层的影响，可以不考虑两条相邻平行导线间的互感。假设两条相邻平行管线处于同一深度，感应装置放置两条管线之间或对两条管线进行同电流
4、方向直接连接法激发，即管线1的埋深与管线2的埋深相等；管线1内的电流与管线2内的电流相等，等深、同向、等电流强度的两条相邻平行管线的情况，由两条管线的电流作用便得水平方向磁场强度公式： 2 式中：200；4（）：两管中心到任一管线的水平距离，即两管水平距离的一半，如图二所示；图二 两条相邻平行管线探测示意图：接收机离两管水平中心点的距离。 对分别为0.8，a2，3时的两条相邻平行地下管线的电磁感应异常（磁场强度）进行探测，记录异常b数据分别绘制图三-a，b，c水平磁场强度异常曲线；从图三-a可以看出，当两条相邻平行管线的间c距为，即小于管线埋深时，的异常曲线的总体特征同单根管线的异常曲线非图三
5、 a,b,c 地下两相邻平行管线磁感应实测曲线常相似，探测中常常错误地当成单根管线，从而导致漏测或误测。当两条相邻平行管线的间距为时，的异常曲线先后出现双峰形态，两条管线的间距继续增大至3时，的异常曲线不同程度地显示出双管线的异常特征。 bh1=h2=1m I2=0.6I1ah1= 1m, h2=0.5m I2=0.3I1图四-a,b 两条相邻平行管线不同深度,不同电流的磁感应异常曲线对于埋深不同，不同材质（磁感应性不同），不同管径的金属管线，即及，进行电磁感应，记录磁感应异常数据，如图四-a，四-b所示，图四-a两条相邻平行管线的埋深相同而管线的导电性不一样，电流弱的管线的磁感应异常受旁侧管
6、线的影响大。图四-b两条管线的埋深及导电性都不同时，从的异常曲线看，埋深大、电流大的一条管线上方异常极值大，异常较宽，而埋深浅、电流小的管线则相反。 根据这种现象，对图三-a中的的情形，为了将两条管线区分出来，我们可以采用改变两条管线的磁感应电流的办法，即使或使。采用同侧感应的方法，将感应发射机分别放在两条管线的其中一侧，进行低频、低能量感应，或对单管线分别进行低频直接连接，从而测得类似如图四的磁感应异常曲线，根据曲线可分辨出两条管线的位置，显然异常曲线的峰值位置会偏移于两条管线的中心方向。接收机也可将单线圈接收改为双线圈接收，减小异常宽度，使管线异常呈现不对称的双峰形态，从而区分出两条管线的
7、水平位置。 也可采用压制一条干扰管线，来探测另一条管线的方法，如：采用感应发射机水平、倾斜或垂直压线法，通过使发射线圈与干扰管线不耦合，从而到达压制干扰管线异常，探测目标管线的目的。三种位置的压线法，倾斜压线法较适合于近距离的平行管线探测，但由于实际工作中倾斜角度的不好确定性，及异常源的非单一性，应用效果不佳。在两条相邻平行地下管线的电磁感应中，水平分量的磁异常曲线总是呈现为组合的异常形态，它既真实地反映了地下管线存在的这个事实，又反映了它们之间所存在的影响。2.探测三条或多条相邻平行地下管线的工作方法图五 采用不同的激发方式及激发位置的探测剖面异常曲线三条相邻平行地下管线的组合电磁感应，当然
8、比两条管线的电磁感应要复杂。当不大时，我们很难从单峰异常的形态上简单地看出是否为三条管线产生的异常，当时，三条管线产生的磁感应异常曲线，很象单条管线的磁感应异常形状。区分三条管线的相对位置，可以通过不同方法来解决它。最可行的办法是将三条管线，拆分来考虑，按照两条管线的探测方法，进行逐一判别，在存在疑难的情况下，最好找到管线的出露点，验证探测的准确性。还有一种方法如图五所示，采用不同的激发方式和激发位置，实测多条管线的磁感应异常曲线，进行互动反演分析，或根据已知条件假设参数进行正演分析与实测曲线比较，为了排除多解性，应结合管线已知出露点及其他可利用的因素，必要时应进行一定的开挖验证。3.结论在地
9、下管线探测中，对多条相邻平行地下管线进行探测时，应考虑管线之间的互感特性，选择适当的工作频率及激发方式，采用不同的接收方法，通过上述的分析表明：a为减少或避免两条相邻平行管线的相互影响即互感，更加精确地探测地下管线的位置，在探测中，感应或激发方式应尽量采用低频电磁感应或分别对某一管线进行低频直接连接法激发。b两条相邻平行地下管线进行探测时，当2甚至当1时，采用改变两条管线的磁感应电流的办法，改变激发和接收方式，或者改变激发位置（比如，发射机在分支管上的激发方式），以达到区分两条地下管线的平面位置的目的。c三条或多条平行地下管线的探测方法，可拆分成多个两条地下管线进行探测，结合相应的激发和接收方法，以达到区分各条管线的位置。
