淺談高密度電法在地下管線尋找中的應(yīng)用

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325隊 安徽淮北235037）

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325隊 安徽淮北235037）

采用高密度電法進(jìn)行工程勘察，能起到成本小、高分辨率的效果；本文在安徽省淮北市烈山區(qū)致富路地下尋找隱伏管線中采用了高密度電法，根據(jù)測區(qū)物性參數(shù)和地質(zhì)情況，設(shè)計了針對性的地電模型，并通過實(shí)際采集資料的反演解釋對比，對測區(qū)內(nèi)地下管線的排列情況起到了一定的指導(dǎo)性作用。

高密度電法地下管線視電阻率反演

1 引言

（1）本次烈山污水截流管道工程物探勘察的目的主要是查明污水管道鋪設(shè)路線地下隱伏的管線的地質(zhì)情況，為該污水截流管道工程管道的鋪設(shè)路徑及施工方法提供科學(xué)的指導(dǎo)性依據(jù)。

（2）城市地下管道主要包括燃?xì)狻⒆詠硭?、污水、雨水、通訊、暖氣管線等等。地下管線在地面以下層層交錯，錯綜復(fù)雜，形成了網(wǎng)狀的地下管網(wǎng)。從制作材質(zhì)上來說，地下管道可分為金屬和非金屬管道，其中非金屬管道占據(jù)了很重要的一部分，施工過程中，為避免損壞地下管線，需要查閱施工區(qū)域的地下管線資料，但實(shí)際中，往往查閱不到精確、詳細(xì)的資料，因此，地下管道的探測是一項很重要的任務(wù)。一般說來，在淮北平原地區(qū)，無論是金屬材質(zhì)的管道還是混凝土管道，在視電阻率或反演模型電阻率剖面上都呈現(xiàn)高阻反映。因?yàn)樵诼裨O(shè)金屬管道時，要在其表面包裹防銹防腐塑料布或涂復(fù)具有同樣效果的涂層，管道溝內(nèi)及管道周圍大量投放碎石和砂土，完全覆蓋后還要進(jìn)行夯實(shí)碾壓。反映在實(shí)際探測中，與管道周圍的土層相比，應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)出相對高阻的閉合圈。此外，如鋼質(zhì)供水管道和鋼質(zhì)煤氣管道的外面都包裹有塑料防腐材料，供熱的鋼質(zhì)管道更包裹有一定厚度的泡沫海綿及橡膠保護(hù)層，地下集束型通訊電纜、光纜的塑料外皮毫無疑問屬于高絕緣材質(zhì)，其鋪設(shè)需要事先埋置塑料材質(zhì)的外保護(hù)管，這些外管也都是高絕緣物質(zhì)，與周圍相對低阻土層有明顯的電性差異。因此，通過這種地電性質(zhì)，我們可以很輕易的利用電阻率方法來找到管線的分界面。這一特性構(gòu)成了我們此次對烈山污水截流管道工程物探的地球物理前提。

（3）電法勘探是物探中重要而有效的方法，而直流電法中的聯(lián)合剖面與高密度電阻率成像更是電法勘探的常用手段，其中高密度電法是近年來發(fā)展起來的有效勘探地下區(qū)域的方法，由于其采樣間距點(diǎn)距小，速度快，滿足了地下管線勘測的高分辨率需求。

2 工作原理與數(shù)據(jù)處理方法

2.1 高密度工作原理

高密度電阻率法和其他電阻率法勘探原理基本相同，都是以地下各種巖石礦物的典型差異為前提，通過供電電極向地下供電，然后通過測量電極得到不同測點(diǎn)間的電位差，借此計算出各測點(diǎn)間的視電阻率。高密度電阻率法相比于其他電阻率法不同于使用了程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)供電和測量電極在全部數(shù)十個至上百個電極之間轉(zhuǎn)換，一次布置完所有電極后，主機(jī)發(fā)送指令至程控轉(zhuǎn)換開關(guān)，則可以實(shí)現(xiàn)供電和測量電極在所布置電極中的轉(zhuǎn)換，并使用微機(jī)工程電測儀實(shí)現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)的自動采集，從而大大提高了工作效率。

目前高密度電法儀常用的是溫納四極的測量系統(tǒng)。

設(shè)地面點(diǎn)距為a，隔離系數(shù)為n，則電極距為b=n*a，測量中，隨著測量深度增加，隔離系數(shù)不斷加大，整個一條測線最后采集到的數(shù)據(jù)實(shí)際上是倒三角形的一個二維剖面電性分布。在高密度電法實(shí)際工作中，最大電極距的布置是根據(jù)所要勘探的深度決定的，為了能勘探到所需深度h，電極距ab必須達(dá)到ab≥3h。

2.2 數(shù)據(jù)處理

外部采集數(shù)據(jù)在傳入計算機(jī)后，需要經(jīng)過地形改正、壞點(diǎn)除去一系列預(yù)處理手段后，使用二維反演軟件進(jìn)行反演，成圖。

3 測區(qū)工程概況

施工方要求在鋪設(shè)污水管道之前查明地下隱伏的管線。本次工作量長度為500米，故設(shè)計兩個排列，點(diǎn)距5米，隔離系數(shù)8，測線與道路走向平行。測線的現(xiàn)場布置示意圖如圖1所示。

圖1

4 針對性地電分析

該測區(qū)地質(zhì)情況較簡單，地表被第四紀(jì)地層所覆蓋，巖性為粘土層，所勘探的地下管道基本上位于該層地層內(nèi)。一般來說，粘土電阻率為0.5~30Ω.m，水泥混凝土管道的電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于此值，鐵皮的電阻率則低于此值，這為分辨地下管道電性差異提供了良好的基礎(chǔ)。

5 數(shù)據(jù)采集及結(jié)果解釋

本次施工中，使用了重慶地學(xué)儀器廠研發(fā)的DUK-2儀器。共使用電極60根，點(diǎn)距定為5米。反演成像軟件使用的是系統(tǒng)自帶的Res2dinv軟件，使用等值線圖將數(shù)據(jù)反演結(jié)果表現(xiàn)出來的。

由測線圖分析0~-5米電阻率在10~20Ω范圍內(nèi)，分布比較均勻，未見高阻異常。除地表水泥混凝土地層引起的高阻反應(yīng)。

6 結(jié)語

高密度電阻率法與其它電法勘探相比，具有：①小點(diǎn)距、高分辨率；②一次布集、自動采集數(shù)據(jù)、高效率；③數(shù)據(jù)量大，可以反映豐富的地面斷面等特點(diǎn)。這恰恰滿足了工程勘察的施工時間緊的要求。

本文應(yīng)用了高密度電阻率法探測地下管道，通過實(shí)測資料處理解釋，并經(jīng)施工開挖證明未見地下管道。因此，高密度電法能夠有效實(shí)際的解決此類工程勘察問題。

[1]何繼善，頻率域電法的新進(jìn)展 [j]，地球物理學(xué)進(jìn)展，2007,22（4）；1250～1254.

[2]王建軍、強(qiáng)建科、李成香等，高密度電法在地面塌陷勘察中的應(yīng)用 [j]，工程地球物理學(xué)報，2005,2(3);232～234.

[3]呂玉增，阮百堯、高密度電法工作中的幾個問題研究 [j]，工程地球物理學(xué)報，2005,2（4）：20～27.

淺談高密度電法在地下管線尋找中的應(yīng)用

■黃本湖

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-248-1