地下管線(xiàn)探測(cè)技術(shù)與探測(cè)設(shè)備(編輯修改稿)
2025-08-26 06:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 其在地下傳播過(guò)程中遇到不同的目標(biāo)體（管線(xiàn)、空洞、裂縫、巖土體、溶洞等）的電性介面時(shí)，就有部分電磁能量被反射折向地面，被接收天線(xiàn)所接收并由主機(jī)記錄，得到從發(fā)射經(jīng)地下目標(biāo)體界面反射回到接收天線(xiàn)的雙程走時(shí)t。當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)的波速V已知時(shí)，可根據(jù)測(cè)到的精確t值求得目標(biāo)體的埋深Z。地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)的距離X通常很小，甚至合二為一。當(dāng)?shù)貙觾A角不大時(shí)，反射波的路徑幾乎與地面垂直。這樣，可對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行快速連續(xù)的探測(cè)，并根據(jù)反射波組的波形與強(qiáng)度特征，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到地質(zhì)雷達(dá)剖面圖象。而通過(guò)多條測(cè)線(xiàn)的探測(cè)，則可了解現(xiàn)場(chǎng)目標(biāo)體平面分布情況。Z2=1/4(t2v2x2) 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理圖式中：z—目標(biāo)體埋深t—雙程走時(shí) v—電磁波在介質(zhì)中的傳播速度 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理圖探地雷達(dá)既可以探測(cè)金屬管線(xiàn)，也可以探測(cè)非金屬管線(xiàn)。尤其在探測(cè)非金屬管線(xiàn)時(shí)具有快速、高效、無(wú)損及實(shí)時(shí)展示地下圖像等特點(diǎn)，是目前探測(cè)非金屬管線(xiàn)的首選工具。需要注意的是在進(jìn)行地下管線(xiàn)探測(cè)時(shí)，首先要了解管線(xiàn)的類(lèi)型、走向和大致埋深，以便合理選擇天線(xiàn)頻率，設(shè)置最佳時(shí)窗和選擇濾波參數(shù)。影響雷達(dá)探測(cè)三個(gè)最重的參數(shù)是：環(huán)境電導(dǎo)率、介電常數(shù)和探測(cè)頻率。（1）、環(huán)境電導(dǎo)率σ是表征介質(zhì)導(dǎo)電能力的參數(shù),它決定了電磁波在介質(zhì)中的穿透深度,其穿透深度隨電導(dǎo)率的增加而減小,并與土壤中的含水量有密切的關(guān)系。當(dāng)σ107S/m,并滿(mǎn)足介電極限條件時(shí),電磁波衰減小,最適宜發(fā)揮地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用效果。（2）、介電常數(shù)是影響應(yīng)用效果的另一個(gè)重要因素,高頻電磁波在介質(zhì)中的傳播速度主要取決于介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),而反射信號(hào)的強(qiáng)弱取決于介電常數(shù)的差異。（3）、 探測(cè)頻率制約著探測(cè)的效果，雷達(dá)的探測(cè)深度和分辨率是一個(gè)矛盾的關(guān)系，天線(xiàn)中心頻率高，探測(cè)深度小，分辨率高，反之，則分辨低。因此可見(jiàn)雷達(dá)在探測(cè)時(shí)受到管線(xiàn)材質(zhì)與周?chē)靥钗飳?dǎo)電性差異、土壤含水率的影響。并且雷達(dá)不同于電磁法探測(cè)儀，不能對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行追蹤探測(cè)，只能做剖面探測(cè)或網(wǎng)格狀探測(cè)，容易受到非目標(biāo)物的干擾。這是雷達(dá)探測(cè)的技術(shù)缺點(diǎn)。目標(biāo)管線(xiàn) 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理圖 雷達(dá)圖形是以脈沖反射波的波形形式記錄。圖像豎軸顯示探測(cè)目標(biāo)物的埋深，圖像上方顯示雷達(dá)行進(jìn)的距離，波形以黑白色表示。，為PE管道。 直接法和釬探法直接法用于對(duì)于管線(xiàn)上的閥門(mén)、窨井、消防井等附屬設(shè)施的調(diào)查，通過(guò)直接開(kāi)井量取以獲得相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，這是一種可行又直觀(guān)的簡(jiǎn)便方法。在通過(guò)其他物探手段無(wú)法確定管線(xiàn)位置和埋深時(shí)，可用釬探法（使用鋼釬直接接觸管線(xiàn)）進(jìn)行探測(cè)，使用釬探法探測(cè)時(shí)應(yīng)注意在嚴(yán)禁在易燃易爆的危險(xiǎn)管道或電纜上進(jìn)行，以免發(fā)生危險(xiǎn)。如燃?xì)?、電力電纜、各種通訊電纜，釬探法目前主要在非金屬管道疑難問(wèn)題解決時(shí)使用，該方法具有一定的危險(xiǎn)性和破壞性，要求具有釬探經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指揮操作。 聲波法聲波法的基本工作原理是利用發(fā)射機(jī)發(fā)出一定頻率的聲波信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)與管線(xiàn)出露部分連接的振動(dòng)器傳輸?shù)焦艿郎?，聲波信?hào)在沿地下管道向兩端傳遞的同時(shí)，有部分聲波信號(hào)能傳遞到地面，接收機(jī)通過(guò)專(zhuān)用的探頭在地面接受該聲波信號(hào)，從而確定目標(biāo)管線(xiàn)的位置。聲波法適用于內(nèi)部流體為氣態(tài)或液態(tài)、硬質(zhì)小口徑非金屬管道，具有一定的局限性。（1）探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)要有管道的出露點(diǎn)以便安裝振動(dòng)器發(fā)射信號(hào)。（2）受探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境噪音影響很大。（3）由于聲波的衰減特性，該方法只適用于小口徑管道的探測(cè)，大口徑管道由于聲波的衰減太快，探測(cè)效果極差；并且管道埋設(shè)越深難度越大。聲波法只能對(duì)管道進(jìn)行平面定位，而不能探測(cè)管道的埋深，且使用時(shí)受環(huán)境影響因素較大，在實(shí)際工作中較少應(yīng)用。 紅外輻射法紅外線(xiàn)輻射探測(cè)的理論基礎(chǔ)是斯蒂芬定律：I =εkT 4 （）式中I為物體的輻射通量；ε為發(fā)射率；k 為常數(shù)；T 為絕對(duì)溫度。在實(shí)際工作中，把大氣背景的影響作為恒定狀態(tài)，覆蓋物是均勻穩(wěn)定的。那么在一天的某一段時(shí)間內(nèi)，大氣背景可認(rèn)為是不變的，所測(cè)得的溫度差異是由地下不同介質(zhì)如水、鐵管、水泥管等熱特性的差異所造成的。測(cè)量不同地段、不同時(shí)間的輻射溫度，通過(guò)不同時(shí)相了解地表發(fā)射溫度與與自然背景的區(qū)別，尋找不同區(qū)域、不同介質(zhì)輻射溫度的差異，從而間接尋找地下管道的位置及發(fā)現(xiàn)漏水部位。它可以用于探測(cè)那些對(duì)測(cè)深精度要求不高的某些金屬及非金屬管道，在實(shí)際工作應(yīng)用較少。 地震波法地震波法是利用彈性波在地下介質(zhì)的傳播過(guò)程中，遇到地下管線(xiàn)后產(chǎn)生反射、折射和繞射波，使彈性波的相位、振幅及頻率等發(fā)生變化，在反射波時(shí)間剖面上出現(xiàn)畸變，從而確定地下管線(xiàn)的存在。它包括淺層地震勘探法和面波法。這種方法受環(huán)境和地下介質(zhì)的影響較大，要求具體操作人員具有較強(qiáng)的理論水平及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際應(yīng)用中有待進(jìn)一步研究。5 地下管線(xiàn)探測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)介目前在地下管線(xiàn)探測(cè)中廣泛應(yīng)用并取得良好效果地下管線(xiàn)探測(cè)設(shè)備主要是是地下金屬管線(xiàn)探測(cè)儀（簡(jiǎn)稱(chēng)探測(cè)儀）和探地雷達(dá)。前者用于地下金屬管線(xiàn)快速追蹤、精確定位，后者不僅可以探測(cè)金屬管線(xiàn)，還可以探測(cè)非金屬管線(xiàn)，二者結(jié)合起來(lái)是目前地下管線(xiàn)探測(cè)最有效的工具。從地下管線(xiàn)探測(cè)儀器的發(fā)展歷史看，國(guó)外起步較早，技術(shù)水平高，品種多，已有許多成熟的產(chǎn)品在不同測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1915年至1920年，美國(guó)、英國(guó)和德國(guó)先后生產(chǎn)了探測(cè)地下管線(xiàn)的專(zhuān)用儀器，這些儀器和技術(shù)源于尋找地雷和未引爆的炸彈等金屬探測(cè)器。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著電磁理淪和電子技術(shù)的發(fā)展，研制出了應(yīng)用電磁感應(yīng)原理的地下金屬管線(xiàn)探測(cè)儀。20世紀(jì)80年代后，由于采用了新型磁敏元件、各種濾波技術(shù)及天線(xiàn)技術(shù)，使儀器的信噪比、精度和分辨率大為提高，并更加輕便和易于操作，實(shí)現(xiàn)了地下管線(xiàn)的高精度和高效率的探測(cè)。主要知名的品牌有英國(guó)RADIO DETECTION公司生產(chǎn)的RD系列產(chǎn)品、美國(guó)RYCOM公司的地下管線(xiàn)探測(cè)儀8850/8875/887美國(guó)Subsite 70/300/95OR/T型地下管線(xiàn)探測(cè)儀、德國(guó)豎威生產(chǎn)的探管儀EI/G日本富士公司生產(chǎn)的PL系列產(chǎn)品等。國(guó)內(nèi)地下管線(xiàn)儀器的生產(chǎn)起步較晚，技術(shù)水平較低，發(fā)射頻率單一、發(fā)射功率較小，穩(wěn)定性、分辨率較查，因此生產(chǎn)的產(chǎn)品很難在實(shí)際工作中得以廣泛的應(yīng)用。西安華傲通訊技術(shù)有限責(zé)任公司的GXY系列地下管線(xiàn)檢測(cè)儀，是國(guó)產(chǎn)管線(xiàn)探測(cè)儀器的首選品牌，其中GXY一2000型地下管線(xiàn)探測(cè)儀是國(guó)內(nèi)唯一全數(shù)字式地下管線(xiàn)探測(cè)儀。英國(guó)RADIO DE
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