一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法技术

本发明专利技术提供了一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法。该方法具体是通过初步判断管线的位置，然后布置测点测出管线的水平磁场分量、垂直磁场分量及变化率，并与单根金属管线的理论曲线进行对比，并结合磁场水平分量的半极值弦长

【技术实现步骤摘要】
一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法
本专利技术属于探测地下金属管的方法，具体是一种利用半极值弦长同弦长联合确定地下平行钢管线空间位置的方法。背景介绍地下管线是城市的重要基础设施。近年来，随着城市建设的发展，大力发展交通系统，能源体系，通讯，信息网络等，如铁路、地铁、轻轨、供电、供热、供气等，各项工程的实施均离不开地下管线这一重要隐蔽基础设施，由于种种原因，管线资料不全，有的与现状不符，而且各种管线权属于不同的部门，对管线管理不够重视，这都增加了管线的管理难度，在工程施工中，常因管线位置不明挖断管线，造成停水、停电、通讯中断等事故，给人民生活带来极大不便，同时，城市车辆与电力、无线电并行管线，如电缆沟、热力管道、自来水管道并行的干扰，导致管道上的腐蚀、泄漏事故时有发生，为了避免这些状况发生，查明地下管线位置、走向已成为工程施工必不可少的前提，对于促进城市建设和谐发展具有重要意义现有技术针对深埋金属管线探测主要采用电磁法探测和电磁波法探测。其中，电磁法探测地下金属管线通常是先激发导电性良好的地下管线，在地面观测其响应(包括地下介质及管线与周围介质的相互作用的响应)。而后分析这些电磁异常来达到探测地下管线的目的。其前提必须满足以下物理模型：(1)周围介质与管线之间有明显的电性差异；(2)管线长度远大于其埋深，一般必须是长度大于埋深的5-6倍。电磁波法探测地下管线是在地面上放有发射机，它以交变电流直接给地下管线充电或供给发射线圈(T)，被充以交变电流的管线产生的交变磁场称为一次场；而发射线圈在其周围同样产生一次场，它激发地下管线产生感应电流(即二次电流)，由二次交变电流产生的交变磁场称为二次场。在离开发射线圈一定距离用接收机接收由管线产生的一次场或因感应而产生的二次场，通过分析所接收场的形态规律来达到探测地下管线的目的。上述探测方法都只能针对单根管线的位置探测，在地下管线探测过程中，地下并存多根金属管线的情况是最常见的。由于各根金属管线的埋深、间距不同，在运用电磁法探测过程中就能组合出许许多多的电磁异常曲线来。如何识别这些异常并减少其多解性，最终确定被测目标金属管线的赋存空间是管线探测者面临的最棘手的问题。
技术实现思路
本专利技术是针对现有两根并存金属管线的探测问题提供一种利用磁场水平分量梯度法分析平行管线异常曲线及利用和联合确定地下两根平行金属管线空间位置的方法，该方法既可以判断地下金属管线是单根还是两根平行，并可通过不同的激发方式对地下金属管线进行电磁激发，在地面接收金属管线产生的电磁场曲线，根据和的位置计算出管线的埋深以及平面位置，可以解决现有地下管线探测过程中无法确定地下两根平行金属管线埋深及平面位置的问题。为了解决现有技术问题，本专利技术提供了一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)利用金属管线露出地面的位置，使用充电法或感应法激发已知金属管线，在一定范围内用管线探测仪的接收机接收测量目标金属管线的磁场水平分量，初步判断金属管线的平面位置；(2)在现场地面沿垂直于金属管线的方向布置测线，在步骤(1)中确定的金属管线位置用管线探测仪发射机激发金属管线，沿测线用管线探测仪接收机测量金属管线产生的磁场水平分量Hx1和垂直磁场分量H1Z，并根据初次测量结果绘制实际水平磁场分量H1X曲线和垂直磁场分量H1Z曲线；根据实际测量管线的水平磁场分量H1X，通过公式ΔHx1＝H1x(i+1)-H1xi求相邻的i点水平磁场分量H1Xi与i+1点水平磁场分量H1Xi+1之间的水平磁场分量差ΔHx1,即水平磁场分量H1X在水平方向上的变化率H1XX,并绘制变化率H1XX的曲线；(3)将步骤(2)中得到的现场实测水平磁场分量H1X曲线、垂直磁场分量H1Z曲线及H1X在水平方向上的变化率H1XX曲线与单根金属管线的理论水平磁场分量HX曲线、垂直磁场分量HZ曲线及HX在水平方向上的变化率HXX曲线对比，并根据曲线对比结果或实测水平磁场分量H1X曲线中的半极值弦长同弦长之间的关系或两者的结合判断是一根还是两根管线；(4)在判断出地下金属管线为两根时，选择T位移法、隔离激发法、偏位感应法中的任意一种方法进行金属管线电磁激发，再次在步骤(2)中的原测线上测量地下两根平行金属管线在地面产生的磁场水平分量并按照公式ΔH11x＝H11x(i+1)-H11xi计算出第i+1测点的磁场水平分量H11x(i+1)和i测点磁场水平分量H11xi之差ΔHx11，并找出ΔHx11中的极大值(5)根据步骤(4)所确定的磁场水平分量之差的极大值找出极大值对应的磁场水平分量中的极大值通过公式求出目标管线所产生异常的视极大值(6)根据步骤(5)中计算的目标管线所产生异常的极大值在磁场水平分量曲线上确定和的位置，利用公式①求出管线的埋深h：式①中：h为管线的视埋深，b为与对应的地面水平距离；(7)并进一步确定管线的平面位置即半极值点向极大值方向移h的长度所对应的位置就是金属管线中心的水平位置。本专利技术进一步的技术方案为：所述步骤(3)中的管线数量具体判断过程如下：当则确定地下为两根管线；当现场实测水平磁场分量H1X曲线和垂直磁场分量H1Z曲线与单根金属管线理论水平磁场分量HX曲线和垂直磁场分量HZ曲线的形态完全不同时，则判断是两根金属管线；当现场实测水平磁场分量H1X曲线和垂直磁场分量H1Z曲线与单根金属管线理论水平磁场分量HX曲线和垂直磁场分量HZ曲线形态相似，现场实测的H1X在水平方向上的变化率H1XX曲线与单根金属管线理论HX在水平方向上的变化率H1xx曲线有明显的斜率变化范围，存在拐点，则判断其地下为两根金属管线；当现场实测水平磁场分量H1X曲线和垂直磁场分量H1Z曲线与单金属管线理论水平磁场分量HX曲线和垂直磁场分量HZ曲线形态相似，H1xx曲线无拐点，则判断地下为一根管线。本专利技术进一步的技术方案为：所述步骤(4)中的T位移法是把接收机R置于目标管线的已探明点或出露点正上方，在适当的距离内垂直于管线走向移动发射机T，根据接收机接收到的信号的强弱变化来判断和准确定位金属管线的位置；所述隔离感应法是选择管线较稀疏的区段对目标管线进行感应或充电，以减小旁侧影响，从而达到在管线密度大的区段上突出目标管线的信号，实现定位、定深；所述偏位感应法是根据磁偶极子的一次场随θ角的变化并非呈均匀变化这一原理，来加大目标管线与旁侧管线间的二次场的对比度，突出目标管线的信号，从而达到区分和追踪目标管线的目的，其中θ角是发射线圈轴与矢径r之间的夹角。本专利技术进一步的技术方案为：所述步骤(1)中利用金属管线露出地面的位置初步判断地下金属管线的位置时，其出露地面的部分包括消防栓、水表、管道检修井、阀门、升空或进入设备连接点、或由于施工开挖而暴露出地下管线。本专利技术进一步的技术方案为：所述步骤(1)中的充电法是将一定频率的管线探测仪发射机交流电源一端接到管线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：/n(1)利用金属管线露出地面的位置，使用充电法或感应法激发已知金属管线，在一定范围内用管线探测仪的接收机接收测量目标金属管线的磁场水平分量，初步判断金属管线的平面位置；/n(2)在现场地面沿垂直于金属管线的方向布置测线，在步骤(1)中确定的金属管线位置用管线探测仪发射机激发金属管线，沿测线用管线探测仪接收机测量金属管线产生的磁场水平分量H

【技术特征摘要】
1.一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)利用金属管线露出地面的位置，使用充电法或感应法激发已知金属管线，在一定范围内用管线探测仪的接收机接收测量目标金属管线的磁场水平分量，初步判断金属管线的平面位置；
(2)在现场地面沿垂直于金属管线的方向布置测线，在步骤(1)中确定的金属管线位置用管线探测仪发射机激发金属管线，沿测线用管线探测仪接收机测量金属管线产生的磁场水平分量Hx1和垂直磁场分量H1Z，并根据初次测量结果绘制实际水平磁场分量H1X曲线和垂直磁场分量H1Z曲线；根据实际测量管线的水平磁场分量H1X，通过公式ΔHx1＝H1x(i+1)-H1xi求相邻的i点水平磁场分量H1Xi与i+1点水平磁场分量H1Xi+1之间的水平磁场分量差ΔHx1,即水平磁场分量H1X在水平方向上的变化率H1XX,并绘制变化率H1XX的曲线；
(3)将步骤(2)中得到的现场实测水平磁场分量H1X曲线、垂直磁场分量H1Z曲线及H1X在水平方向上的变化率H1XX曲线与单根金属管线的理论水平磁场分量HX曲线、垂直磁场分量HZ曲线及HX在水平方向上的变化率HXX曲线对比，并根据曲线对比结果或实测水平磁场分量H1X曲线中的半极值弦长同弦长之间的关系或两者的结合判断是一根还是两根管线；
(4)在判断出地下金属管线为两根时，选择T位移法、隔离激发法、偏位感应法中的任意一种方法进行金属管线电磁激发，再次在步骤(2)中的原测线上测量地下两根平行金属管线在地面产生的磁场水平分量并按照公式ΔH11x＝H11x(i+1)-H11xi计算出第i+1测点的磁场水平分量H11x(i+1)和i测点磁场水平分量H11xi之差ΔHx11，并找出ΔHx11中的极大值
(5)根据步骤(4)所确定的磁场水平分量之差的极大值找出极大值对应的磁场水平分量中的极大值通过公式求出目标管线所产生异常的视极大值
(6)根据步骤(5)中计算的目标管线所产生异常的极大值在磁场水平分量曲线上确定和的位置，利用公式①求出管线的埋深h：



式①中：h为管线的视埋深，b为与对应的地面水平距离；
(7)并进一步确定管线的平面位置即半极值点向极大值方向移h的长度所对应的位置就是金属管线中心的水平位置。


2.根据权利要求1所述的一种确定地下两根平行金属管线空间位置的方法，其特征在于所述步骤(3)中的管线数量具体判断过程如下：当则确定地下为两根管线；当现场实测水平磁场分量H1X曲线和垂直磁场分量H1Z曲线与单根金属管线理论水平磁场分量HX曲线和垂直磁场分量HZ曲线的形态完全不同时，则判断是两根金属管线；当现场实测水平磁场分量H1X曲线和垂直磁场分量H1Z曲线与单根金属管线理论水平磁场分量HX曲线和垂直磁场分量HZ曲线形态相似，现场实测的H1X在水平方向上的变化率H1XX曲线与单根金属管线理论HX在水平方向上的变化率H...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明堂，刘康，熊建华，王小章，黄晓航，李志强，詹秉烨，
申请(专利权)人：中冶集团武汉勘察研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42