一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统及应用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地面‑孔中联合探测系统，包括电磁仪、发送装置、棒状接收装置、发送‑接收固定架、贴壁式阻旋器和推送杆；所述电磁仪支持单个和若干发送装置的顺次智能启闭及若干路接收通道；所述发送装置中发送线圈设置在圆环框体上；所述棒状接收装置上、下端分别设有推送杆接头和阻旋器接头，地面探测时其设置在发送‑接收固定架的套筒内，孔内探测时其连接贴壁式阻旋器并用推送杆进行孔内移动；基于本发明专利技术探测系统的应用方法，主要包括地面和孔内探测，按地面场源激发特点可划分为定源、动源及多源顺次激发的方式，以及单孔或多孔接收；本发明专利技术能够降低一次场干扰及人文电磁干扰，信噪比高，提高了探测精度并能实现钻孔周边三维空间探查。

A ground hole joint detection system based on time domain electromagnetic method and its application method

The invention discloses a joint detection system in the surface of the hole, including an electromagnetic instrument, a transmitting device, a rod like receiving device, a transmitting receiving and receiving fixator, a wall type swirling device and a push rod. The electromagnetic instrument supports a single and several transmission devices in parallel intelligent opening and a number of channel receiving channels; the transmission device is sent in the transmission device. The coil is set on the ring frame, and the upper and lower ends of the rod like receiving device are provided with a push rod joint and a swirling connector respectively. The ground detection is set in a sleeve that sends the receiving fixed frame. When the hole is detected, it connects the wall type swirl and moves the hole in the hole; based on the application of the present invention detection system The method, mainly including ground and hole detection, can be divided into fixed source, dynamic source and multi source excitation, and single hole or porous reception according to the excitation characteristics of ground source. The invention can reduce the first field interference and the human electromagnetic interference, the signal to noise ratio is high, the detection precision can be improved and the three-dimensional space exploration around the borehole can be realized. Check.

【技术实现步骤摘要】
一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统及应用方法
本专利技术属于工程物探领域，具体涉及一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统及应用方法。
技术介绍
物探方法具有经济、高效的特点，在地质调查、资源勘探开发、地质安全等众多领域得到了广泛的运用，伴随国内基础建设的飞速发展，地下勘查需求日益凸显，例如交通、水利、工民建等土建工程涉及到的工程地质、水文地质勘察，特别是不良地质体、地下管线、地下障碍物等方面的精细探查已逐步成为应用热点。目前常规物探方法主要有：(1)地质雷达法，施工方便快速，但探测深度浅、对场地及环境要求高；(2)地面直流电法，理想条件下探测深度大，但受体积效应影响其深部分辨率降低，测线布置、电极耦合受场地条件限制，易受工业游散电流影响，施工效率低；(3)地震波法，探测深度较大，但分辨率低，受激发及地层条件影响大，易受场地附近其他震动影响，施工效率低。随着多年来的研究和实践，基于电磁感应原理的时域电磁法(或称瞬变电磁法)，因其采用非接触耦合测量方式，同时具有探测深度大、水平分辨效果较好、施工便捷、效率高、成本低、无损等特点，在勘查应用方面受到重视，但由于常采用多匝小回线装置，互感作用强致使测量信号受一次场影响严重，垂向分辨效果差、深度定位不准，地面探测时受人文噪声影响，信噪比低，易受低阻污染产生假异常，影响了探测精度，成为应用发展的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：常规时域电磁法中探测装置互感作用强造成一次场干扰严重，地面探测时人文干扰突出，测量信号的信噪比差，同时深度定位不准以及垂向分辨效果较差等因素极大影响了探测精度，并且难以实现钻孔周边三维空间精细探查的效果。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，包括电磁仪、发送装置和棒状接收装置、发送-接收固定架、推送杆、贴壁式阻旋器，所述电磁仪内设有发送系统模块和接收系统模块，所述发送系统模块设置有若干路程控开关，每一路程控开关控制一个发送装置的启闭，所述接收系统模块设有若干路接收通道并连接棒状接收装置；所述棒状接收装置的上端设有推送杆接头、下端设有阻旋器接头；当进行地面探测时，通过发送-接收固定架将棒状接收装置与发送装置组装为一整体，发送装置通过发送连接线接入电磁仪，接收装置通过接收连接线接入电磁仪；当进行孔内探测时，所述发送装置设置于地面并通过发送连接线接入电磁仪，将棒状接收装置通过接收延长线与接收连接线连接，再由接收连接线与电磁仪连接，其上端与推送杆连接，下端与阻旋器连接，并利用推送杆进行孔内移动。优选地，本专利技术所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，所述贴壁式阻旋器包括阻旋器缸体，所述阻旋器缸体的侧面上设有橡胶滑轮组件；进行孔内探测时，贴壁式阻旋器侧面的橡胶滑轮组件与钻孔内壁或钻孔套管内壁紧密接触。优选地，本专利技术所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，还包括三角支架，所述三角支架包括承台，所述承台侧壁上设有三条架腿，承台内置有滚动测距模块，承台上设置有上下贯穿承台的通孔，所述通孔两侧对称地设置有立柱，所述立柱上相对地设置有槽式橡胶滑轮组件，当进行孔内探测时，所述推送杆穿过承台上的通孔，所述槽式橡胶滑轮组件卡紧推送杆。孔内探测时可以通过贴壁式阻旋器阻止棒状接收装置在孔内移动过程中发生旋转，也可以同时使用贴壁式阻旋器和三角支架进行阻旋。电磁仪发送系统模块支持单个发送装置的启闭和若干个发送装置的顺次智能启闭，可实现单源激发和多源顺次自动激发，接收系统模块支持若干通道并行接收以实现多分量或若干个棒状接收装置的信号测量，接收系统模块与发送系统模块采用时间同步，实现单源激发后响应信号的测量或多源顺次自动激发后响应信号的测量。优选地，本专利技术所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，所述棒状接收装置内自上而下依次设置有第一水平分量磁场传感器、垂直分量磁场传感器和第二水平分量磁场传感器，且三者的敏感方向在空间上相互垂直；所述第一水平分量磁场传感器、垂直分量磁场传感器和第二水平分量磁场传感器为空芯线圈或磁敏传感器；所述发送装置包括圆环框体，所述圆环框体由四块圆弧形构件通过弧形连接件组装而成，圆环框体上设有发送线圈，所述发送线圈通过发送连接线与电磁仪连接；所述发送-接收固定架包括套筒及支撑杆，所述套筒侧面设有旋紧螺丝用于调节棒状接收装置与地面间距、中心位置、水平度并起到锁紧作用，所述支撑杆的两端分别连接套筒与弧形连接件，且支撑杆与套筒间铰接；所述架腿与承台间铰接，架腿间通过横杆连接；所述推送杆为多根，推送杆与棒状接收装置的推送杆接头螺接，推送杆间螺接或插接。所述发送装置、接收装置、发送-接收固定架、贴壁式阻旋器、推送杆、三角支架均采用非磁性绝缘材料制成。本专利技术还提供了一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统的应用方法，包括以下步骤：(1)地面探测：A.通过发送-接收固定架将发送装置与棒状接收装置组装固定为一整体，其中棒状接收装置固定在套筒中，发送装置及棒状接收装置分别与电磁仪连接；B.按观测布置方式设计剖面测线，选定测量参数，利用步骤A中组装好的整体装置，沿剖面测线实施多剖面测量，以覆盖待测目标区域；C.分析探测结果，确定目标异常体大致的水平位置及埋深，设计探测孔参数，所述探测孔参数为孔位、孔径、孔深及倾角；(2)拆卸发送-接收固定架，使发送装置、棒状接收装置分离；(3)孔内探测：将发送装置设置于地面，并使其法线方向与设计的钻孔轴线保持平行，将棒状接收装置分别与贴壁式阻旋器和推送杆连接，并置于探测孔内，选定测量参数，通过移动推送杆驱使棒状接收装置在孔内进行逐点信号测量并获得数据；(4)进行数据处理分析，并结合步骤(1)C的探测结果得出目标异常体的精确水平位置及埋深。步骤(1)C中根据探测结果并结合目标异常体的电性特征来推断出目标异常体大致的水平位置及埋深情况。具体地，如果目标异常体相较于覆土或围岩等周围介质导电性好，那么目标异常体对应的棒状接收装置中垂直分量磁场传感器的测量信号将表现出相对高值的响应，其视电阻率计算结果表现为相对低阻特征；当目标异常体相较于周围介质导电性差，则其对应的垂直分量磁场传感器测得的信号表现出相对低值的响应，视电阻率计算结果表现为相对高阻特征。优选地，本专利技术所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统的应用方法，所述步骤(3)中发送装置布设在步骤(1)C确定的目标异常体大致地面水平位置。优选地，本专利技术所述的一种基于时域电磁法的地面-孔内联合探测系统的应用方法，步骤(4)之后还包括下述步骤：固定棒状接收装置在探测孔内位置，以探测孔孔口中心向四周布设径向剖面测线，沿径向剖面测线按远离探测孔或靠近探测孔的方位顺序逐点移动发送装置，进行不同位置的场源激发和信号观测，按此方式完成所有径向剖面测线的探测工作。优选地，本专利技术所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统的应用方法，所述步骤(1)C中的探测孔为一组对孔，所述步骤(3)中发送装置设置在对孔连线中点处；或所述探测孔不少于三个，且探测孔孔口中心水平投影位于同一圆上，所述发送装置设置想该圆的圆心处；所述电磁仪支持3*n个接收通道，n为探测孔数量；所述棒状接收装置为多个，设置在每个探测孔内，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时域电磁法的地面‑孔中联合探测系统，包括电磁仪、发送装置和棒状接收装置、发送‑接收固定架、推送杆、贴壁式阻旋器，其特征在于，所述电磁仪内设有发送系统模块和接收系统模块，所述发送系统模块设置有若干路程控开关，每一路程控开关控制一个发送装置的启闭，所述接收系统模块设有若干路接收通道并连接棒状接收装置；所述棒状接收装置的上端设有推送杆接头、下端设有阻旋器接头；当进行地面探测时，通过发送‑接收固定架将棒状接收装置与发送装置组装为一整体；当进行孔内探测时，所述发送装置设置于地面，将棒状接收装置的上端与推送杆连接，下端与阻旋器连接，并利用推送杆进行孔内移动。

【技术特征摘要】
1.一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，包括电磁仪、发送装置和棒状接收装置、发送-接收固定架、推送杆、贴壁式阻旋器，其特征在于，所述电磁仪内设有发送系统模块和接收系统模块，所述发送系统模块设置有若干路程控开关，每一路程控开关控制一个发送装置的启闭，所述接收系统模块设有若干路接收通道并连接棒状接收装置；所述棒状接收装置的上端设有推送杆接头、下端设有阻旋器接头；当进行地面探测时，通过发送-接收固定架将棒状接收装置与发送装置组装为一整体；当进行孔内探测时，所述发送装置设置于地面，将棒状接收装置的上端与推送杆连接，下端与阻旋器连接，并利用推送杆进行孔内移动。2.根据权利要求1所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，其特征在于，所述贴壁式阻旋器包括阻旋器缸体，所述阻旋器缸体的侧面上设有橡胶滑轮组件；进行孔内探测时，贴壁式阻旋器侧面的橡胶滑轮组件与钻孔内壁或钻孔套管内壁紧密接触。3.根据权利要求1或2所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，其特征在于，还包括三角支架，所述三角支架包括承台，所述承台侧壁上设有三条架腿，承台内置有滚动测距模块，承台上设置有上下贯穿承台的通孔，所述通孔两侧对称地设置有立柱，所述立柱上相对地设置有槽式橡胶滑轮组件，当进行孔内探测时，所述推送杆穿过承台上的通孔，所述槽式橡胶滑轮组件卡紧推送杆。4.根据权利要求1或2所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，其特征在于，所述棒状接收装置内自上而下依次设置有第一水平分量磁场传感器、垂直分量磁场传感器和第二水平分量磁场传感器，且三者的敏感方向在空间上相互垂直；所述第一水平分量磁场传感器、垂直分量磁场传感器和第二水平分量磁场传感器为空芯线圈或磁敏传感器；所述发送装置包括圆环框体，所述圆环框体由四块圆弧形构件通过弧形连接件组装而成，圆环框体上设有发送线圈，所述发送线圈通过发送连接线与电磁仪连接；所述发送-接收固定架包括套筒及支撑杆，所述支撑杆的两端分别连接套筒与弧形连接件，且支撑杆与套筒间铰接；所述架腿与承台间铰接，架腿间通过横杆连接；所述推送杆为多根，推送杆与棒状接收装置的推送杆接头螺接，推送杆间螺接或插接。5.一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统的应用方法，其基于权利要求1-4任一项所述的一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统，包括以下步骤：(1)地面探测：A.通过发送-接收固定架将发送装置与棒状接收装置组装固定为一整体，其中棒状接收装置固定在套筒中，发送装置及棒状接收装置分别与电磁仪连接；B.按观测布置方式设计剖面测线，选定测量参数，利用步骤A中组装好的整体装置，沿剖面测线实施多剖面测量，以覆盖待测目标区域；C.分析探测结果，确定目标异常体大致的水平位置及埋深，设计探测孔参数，所述探测孔参数为孔位、孔径、孔深及倾角；(2)拆卸发送-接收固定架，使发送装置、棒状接收装置分离；(3)孔内探测：将发送装置设置于地面，并使其法...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪子涵，计成富，陈陆望，孙尚云，赵萍，曹爽，余睿泽，张闪闪，翟福勤，
申请(专利权)人：合肥晟北辰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34