简述地下管线普查中的物探方法试验及仪器一致性检验

■马启峰

（广东省地球物理探矿大队广东广州510800）

简述地下管线普查中的物探方法试验及仪器一致性检验

■马启峰

（广东省地球物理探矿大队广东广州510800）

物探方法试验及仪器一致性检验是开展城市地下管线普查工作前的重要环节，对保证普查质量具有重要意义，其目的是确定地下管线普查所采用的物探方法、所选用仪器的有效性、精度和有关参数，为技术设计书的编制提供技术依据。

方法试验 仪器一致性检验 收发距 工作频率

1 前言

物探方法试验及仪器一致性检验是开展城市地下管线普查工作前的重要环节，对保证普查质量具有重要意义，其目的是确定地下管线普查所采用的物探方法、所选用仪器的有效性、精度和有关参数，为技术设计书的编制提供技术依据。本次方法试验的内容包括：电磁工作参数的选择试验：如信号激发方式的选择、工作频率的选择、收发距的选择、定位和定深方法的选择等。

广东省地质物探工程勘察院物探作业人员于2015年6月15日，在测区内的博爱中路、红星北路、兴业路、科技大道、广云路、狮城路等不同路面的道路上，对投入普查施工的八台管线探测仪进行了物探方法试验及仪器一致性检验。

2 仪器设备

参加物探方法试验及仪器一致性检验的管线探测仪器共8台（套），均为英制RD8000型，各台仪器的配件齐全、完好，使用正常。各型号见下表：

参加物探方法试验及仪器一致性检验的仪器

仪器编号仪器型号 产地 性能 备注发射机型号 接收机型号01# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格02# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格03# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格04# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格05# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格06# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格07# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格08# RD8000 RD8000 英国 稳定 合格

3 探测方法试验

在测区内按均匀、合理、科学的原则选择有代表性的管线点进行试验，如单一管线，多条管线等。

表1 1#仪器数据表

选择1#仪器进行试验，直接法、夹钳法和感应法交替使用，探测试验分别在给水、燃气、通讯、电力四种管线上进行，在发射机频率一定（33KHz）情况下，共采集11组计44个数据。统计结果见表1。

从表中可以发现：

3.1 给水

在单一管线条件下，直接法及感应法均具有较好效果，测深宜采用直读法、70%衰减法，（深度较浅时，直读法和70%衰减法都比较可靠；深度较大时，70%衰减法却显得更可靠些且使用感应法时，不能使用直读法测深），对于采用橡胶接口管道和较复杂地段应采用直接法探测。感应法误差较大，不宜采用。

3.2 通讯

在单一管线条件下，应以夹钳法为主，感应法为辅的探测方法，测深宜采用70%衰减法。由于电信电缆多以排管辅设，或电缆束形式出现，敷设时不规则，用感应法探测容易造成误差大，所以应尽量采用夹钳法探测。

3.3 电力

由于本测区电力管线多以排管形式敷设，少量为沟道，所以应采用夹钳法为主，感应法为辅的探测方法，测深宜采用直读法、70%衰减法。

3.4 燃气

在本测区所见燃气管线均为非金属PE管，暂未发现金属燃气管线。

3.5 复杂管线探测

在地电条件复杂，管线密集的情况下，单一的探测方法很难奏效，应采用综合物探技术，多方法，多途径对管线异常进行综合分析，准确对管线定位、定深。

4 仪器一致性检验

按照《X市地下管线探测及信息化技术规程》（以下简称《规程》）及《X市地下管线计算机成果数据标准》要求，在正式探测前对投入生产的八台管线探测仪进行了一致性对比试验，投入英国雷迪公司产的RD8000PXL型八台管线仪（编号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#）.选取的工作频率均为33KHZ、定深方法采用70%法，收发距离12～15米，在四类管线上、共选择12个观测点相同位置上进行同点测试对比，采集数据60个，统计结果见表2。从表2中可以看出同一观测点上各仪器观测值绝对差值小，波动范围窄，各数据趋近一致。

按下式对十台仪器的观测点数据（见表2）统计平面定位中误差mts和埋深中误差mth。

式 中 ∆sti----探测和实际水平位置偏差（cm）；

∆shi----探测深度与实际深度偏差（cm）；

n ----观测点点数；

m ----观测点总观测次数。

经过计算得出：

水平位置限差：

埋深限差:

Mh=±0.5×0.15h（单位：cm）

（式中hi为各检查点的重复观测管线中心埋深，当hi小于100cm时，取hi＝100cm）

表2

由上表结果可见，探查定位中误差mts<5 cm和定深中误差mhs<7.5 cm都满足《规程》要求。说明八台仪器性能稳定，一致性较好，可投入施工。

5 收发距、工作频率试验

5.1 收发距试验

收发距试验在已知没有任何管线的空白场地，用接收机测定发射机一次场的极限距离，从而确定最佳收发距范围，收发距小于最佳收发距时，由于发射机一次场的存在，将影响定位、定深精度；大于最佳收发距时，则管线异常的信噪比降低，异常峰值难以确定，从而难以保证定位、定深精度。

在测区内无管线的场地上，用十台仪器进行的一次场测试结果表明，在一般的发射条件下，一次场在10m处已较弱，在15m处一次场的影响已趋于零，因此15m左右是相对较理想的收发距。

一次场纵剖面图

为了验证最佳收发距，在博爱中路和红星北路的三类管线、七个管线点上做了试验，工作机频率为33 kHz，得出测深随收发距不同而变化的情况，见表3：

从表中可见：收发距为 15-30米时，测深误差较小，当收发距较小时（小于10米），由于一次场的影响，测深误差较大；收发距较大时（大于35米），由于管线异常信号减弱，异常信噪比降低，信号不稳，异常峰值难以确定，使定位及测深误差增大。

表3

5.2 发射频率试验

在低频电磁法的工作频率范围内，电磁波衰减系数b与介质的磁导率μ、电导率σ、工作频率ω的关系如下式：

由上式可见：电磁波的衰减系数正比于ω、μ、σ的平方根，当介质的磁导率、电导率一定时，电磁波的衰减系数与发射频率的平方根成正比，即工作频率越高，电磁波衰减越快，传播距离越近，使用不同频率的发射频率，探查效果不同。

在红星北路、博爱中路、狮城路、广云路、兴业路上选择四种管线分别利用33KHZ及65KHZ进行了试验，见表4：

表4

从上表的试验数据可以发现，直接法及夹钳法采用33KHZ、65KHZ，感应法采用65KHZ效果较好。

6 结论

（1）经试验1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#仪器主机及配件齐全，性能稳定，一致性较好，精度满足施工要求。（2）探测方法给水以直接法、感应法为宜，电信及电力电缆以夹钳法为主辅助感应法为宜，P波法，R波法可作参考；测深在埋深较小时可采用直读法和70%衰减法，埋深较大时采用70%衰减法为宜。（3）工作频率对地下管线探测有一定影响，发射功率一定的情况下，频率高，传播距离短，则有利于提高管线异常信噪比；反之，频率低，传播距离长，由于信噪比减弱，从而影响探测精度。直接法、夹钳法采用33KHZ、65KHZ为宜，感应法采用65KHZ为宜。 （4）电信电缆要校正到管块顶，平面位置校正到管块中心。（5）收发距一般在15-30米为宜，最佳收发距为15米。（6）仪器的一致性：通过对12个多种类管线点采用70%定深法、△Hmax极大值定位法，频率33kHz的探测对比，结果中误差都小于限差，仪器的一致性良好，性能优良，可保证采集数据的准确性。

P2[文献码]B

1000-405X（2016）-5-322-1