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所屬欄目:礦業論文 發布日期:2011-07-06 17:16 熱度:
摘要:本文針對實際工作,論述了管線探測和地質雷達技術在勘探工作中的應用。
關鍵詞:物探法,管線探測,地質雷達
1、前言
物探是通過觀測和研究各種地球物理場的變化來解決地質問題的一種勘查方法。被判定的目的體與周圍介質在物理狀態(含水率、破碎程度)和物理性質(導電性、彈性波傳播速度÷磁性)方面有顯著差異是其物理基礎。某些方法在工程勘查中已廣泛應用,如單孔法測試土層剪切波速,反射波法檢測樁身混凝土的完整性等。
在大面積市政工程勘察中,管線測試和地質雷達技術的應用也越來越多。它的突出特點是能經濟而迅速地探測大面積的地下管線和不良地質異常體(如坑、溝、墳、軟弱層等),且對被測目標體無損害。在我市污水處理廠廠區及截流管道沿線管線及地下障礙物普查、廊坊市供水管網普查工程中主要應用了以上兩項技術。
2.工程概況
擬建廊坊市污水處理廠位于廊坊市東南中孟各莊以南,五干渠西側,占地約70000m2,污水截流管線有三條,其中一條穿越京滬鐵路至五干渠,再流向污水處理廠,總長約3000m,污水管線穿越鐵路,地物復雜,地下管線縱橫,線路埋設時間早,深淺不一,有的已改道,舊線仍存在,無準確圖紙資料和地面標志;廠區面積大,也可能存在地下管線或不良地質體(如古墓葬、古河道、坑、墳、洞等)。探測的主要任務是:一、查明沿線40m寬度范圍和廠區管線分布情況;二、查明廠區內可能存在的地質異常體。探測中涉及到的地層主要為表層人工填土和第四系全新統河流沖積夾湖積相粉土與粘性土交互沉積。
3、方法技術
金屬管線,有良好的導電性,且與周圍介質存在很大的電性差異,采用管線儀進行探測;對非金屬管線和不良地質體,則采用地質雷達探測。
。1)管線測試應用的是頻率域電磁感應法。當地下電纜線有金屬外層屏蔽且和大地相接時,在地面上用交變電磁場進行激發,在電纜的導電屏蔽層與大地之間所形成的回路中,即電纜屏蔽-大地-電纜-屏蔽的回路中將有二次電流通過,此時,電纜屏蔽層聚集了周圍的電流,如同在電纜附近形成一個線電流源。在地面上探測二次電磁異常,便可確定地下管線的空間位置及分布。
這種方法有如下幾個方面的優點,1電磁法即可利用天然場源,也可利用人工場源,再加上工作頻率可選,因此,抗干擾、壓制干擾異常體的能力強;2電磁場作用下的地下管線的等效異常源,絕大多數情況屬線性源,因此與其它方法(如磁測法)相比,探測深度大。
根據管線密集程度、相互干擾程度及周圍環境因素影響等,分別采用以下3種方法進行探測:
A、感應法:在地下管線分布較為簡單,且沒有出露點時采用此方法。即將發射機設置在目標管線上方或目標管線露頭上,發出一定頻率的電磁波,接收機與發射機同步移動,或發射機不動,接收機以發射機為圓心進行掃描探測,二此次電磁異常,以確定導線位置。
B、直接法(充電法):在周圍信號強或管線復雜地段采用此方法。即將發射機輸出端與目標管線相連接,另一端與接地電極連接,或用長導線將發射機輸出線兩端與目標管線兩個相距較遠的露頭連接,以查詢中間地段的管線分布情況。
C、夾鉗法:主要針對一些外層有屏蔽的金屬導線,如通信電纜、電力電纜等。主要方法是將反射信號夾鉗直接套在目標管線上,通入一定頻率的交流電,然后用接收機追尋探測感應電流。
。2)地質雷達
地質雷達是利用高頻電磁波束的反射,來探測地下目的體,地質雷達所用的電磁波頻段較寬,屬分類波(UHF),電磁波以短脈沖形式,由地面向下入射,經發射后回到地面,需時t=2z/v
式中:z為波所遇到的反射面的深度
v為波在地下介質中的傳輸速度,也等于
v=c/ε
式中:c為光速
ε為地下介質的介電常數相對值
測量式,發射天線與接收天線以固定間隔站測成同步移動,測量信號通過控制單元傳輸導計算機屏幕上。
4、儀表設備
管線儀為英國雷達公司生產的RD-409PL型管線表,由發射裝置和接收裝置組成,測量參數較高,不僅可測定8khz和33khz,還可以直接探測動力電纜(1點)的50-60hz和15-30hz的超低頻,探測深度可達6米左右。
地質雷達為瑞典碼拉科學儀器有限公司的PAMC/GPR地質探地雷達。
5、成果解釋
經實際探測,完成了污水截流管線沿線3000m長40m寬范圍內的管線測試;廠區管線測試采用”S”型軌跡測量法將廠區覆蓋一次,并布置地質雷達測線20條,剖面總長度4000m。
管線測試結果,廠區內未發現影響施工的重要管線,地質雷達顯示的地面下2~3.5m深度異常體與鉆探和觸探資料相印證,為淤泥質軟土,能較準確度的反應其空間分布情況,為地基處理與基礎設計決策提供詳實的依據;沿線測試有著重要影響的管線成果如下表:
文章標題:物探法在工程勘查中的應用
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