基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法

探地雷达是探测地下结构及其分布规律的一种重要的浅层地球物理探测方法,具有分辨率高、无损、抗干扰能力强、结果直观等优点,在工程物探领域被广泛应用。为提高对地下管线雷达图像特征的认识,确定管线异常体的位置,提高地质雷达的解释精度,利用时域有限差分法(FDTD)对地下管线进行精细化探测,包括对管线埋深、材质、管线内充填物、管线病害等影响因素的数值模拟,以此建立地下管线正演模拟合成图库,进而指导探地雷达实际探测图像的解释工作。现场管线探测结果表明:探地雷达可准确探测出地下管线的埋设位置及运行状态,为今后的维修养护提供了依据。     

电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析

电性源短偏移距瞬变电磁法是进行山区矿产资源勘探的一种有效手段,然而地形起伏对观测数据影响严重,给瞬变电磁数据精细化解释带来很大困难。为此,本文基于三维非结构时间域有限元正演模拟方法开展电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析。首先利用非结构网格对起伏地形进行精细剖分,结合矢量有限元和后退欧拉离散技术实现复杂地质模型快速正演。然后通过模拟大量典型起伏地表模型,系统分析了三维地形响应的空间分布特征,结果表明地形对电性源短偏移距瞬变电磁响应影响严重,而且影响特征十分复杂。在此基础上,我们进一步分析了复杂地形对地下目标体探测的影响,结果发现复杂地形与地下目标体相互耦合导致无法对地下目标体进行有效分辨,这给地下目标体的准确探测带来了巨大困难。     

钎探法探测部分非金属管线中心位置和埋深的探讨

城市地下空间规划中,地下管线的新建和维护是很重要的环节,这都需要知道地下管线的准确位置,因此管线探测必不可少。在管线探测中,非金属管线的探测是比较困难的。论述了使用钎探法探测硬质大管径非金属管线,快速准确确定管线中心位置及中心顶部埋深的方法,推导出计算公式并编写了相应的软件,在实际工程中取得应用,快速而有效地解决了硬质大管径非金属管线探测的问题。     

复杂条件下的地下管线探测模拟

近间距、非金属地下管线的探测是当今管线探测的两大难题,再加上复杂的层状介质及干扰因素的影响,使得管线探测的难度增加,雷达剖面上目标体异常的判断比较困难。为了定位目标管线,提高解释的精度,针对两大探测难题及干扰因素,运用探地雷达模拟软件Gpr Max,结合Matlab语言建立复杂层状条件下的管线模型进行模拟研究。模拟结果表明:250 MHz天线频率下埋深1 m的管线横向分辨率为50 cm,金属管线和非金属管线的雷达反射波图像不同,可根据非金属管线的雷达剖面图像判断出管线充填物质和管径大小。模拟结果对实际复杂地下管线探测可起到指导作用。     

GPR探测电力工程地埋管线的技术方法

在电力工程地埋管线探测中,GPR是一种行之有效的方法。为提高管线探测的精度,降低工程施工风险,笔者从探地雷达野外数据采集开始,详细探讨了探地雷达应用于管线探测时的数据采集方法(包括测线的布设、干扰因素的避让等)和室内后续数据处理的策略。针对管线探测这一目标,采用预测反褶积技术压制多次波和非线性颜色分级的剖面显示方式是提高数据解释精度的关键,并结合电力隧道地下管线探测实例验证了本文所提方法的有效性。     

差分GPS实现探地雷达图像地形校正方法研究

针对在地形起伏较大的区域探地雷达获取的图像不能表达地形变化的缺点,通过探地雷达与差分GPS同步采集记录数据,实现探地雷达图像与GPS数据时间同步,选择某一标准水准面为参考面,根据时间位移和线性插值方法,将探地雷达数据进行时深转换,从而实现探地雷达地形校正。探地雷达图像地形校正前后对比表明此方法在保留地下介质体水平方向分布特征的同时,实现了探地雷达图像在垂直方向的精确校正,对地下目标的解译和精确定位有很大的帮助,对浅层活动断层探测具有一定的实际意义。      

基于姿态测量的深埋小口径地下管道探测技术研究

鉴于非开挖深埋地下管线一直是城市管线探测中的难题,本文针对小口径非开挖深埋地下管线提出了基于姿态测量原理的探测方法,推导了磁三分量及重力加速度三分量姿态定向公式以及曲线构建公式,对误差校正等进行了分析.并对基于此原理研制的仪器进行了探测试验,给出试验结果,评价了该方法的有效性及优缺点.     

平行地下管线探测技术与方法的研究

平行管线是地下管线探测工作经常遇到的管网结构,由于其间距小于2倍埋深,存在电磁场的相互感应和叠加,使探测工作难度加大.在电磁法探测应用中,可分别观测磁场的水平分量(Hχ)、垂直分量(Hz),根据其分量曲线特征判断地下管线的数量、位置及走向,进而确定其埋设深度.实践证明,为减小旁侧影响,避免其它电磁信号干挠,合理选择激发方式、激发位置对探测效果影响很大.     

确定地下多排热力管道位置和埋深的实用方法研究

地下管线探测对于城市规划、交通建设等具有重大意义。其中,多排热力管道因其走向一致,间距较小,用电磁法探测时地表的电磁场类似面电流磁场分布,容易造成位置和埋深测量不准确的问题。本文以实际工作为例,提出两种解决方法,经实际检验这两种方法配合使用可准确、高效地确定多排热力管道的位置和埋深。     

地热勘察中浅层测温法勘探能力的探讨

测温法是寻找地热田的一种直接勘探方法,而浅层测温法则由于工作效率高、成本低是一种很有前途的勘探方法。但因近地表温度场易受日变、年变等各种干扰因素的影响,因此,区分与校正各种干扰因素是方法能否取得良好效果的关键。本文讨论了校正与区分各干扰因素的方法。地表浅层温度信息是地下热源状况综合作用的结果。因此,利用近地表温度异常可推断地下热源分布状况。通过对简单形状热源(无限长圆柱形和球形)计算表明:当取1℃作为可探测到的温度异常时,利用1米深测温可发现埋深近500米、温度100℃的局部热源,而利用10米深测温可探测到埋深近800米同样规模同样温度的局部热源。计算结果虽然是在理想条件下进行的,但对指导实际工作具参考价值。文章结合漳州地热区的实际资料说明解释方法及应用1米深测温勘察地下热水取得的地质效果。     

起伏地形下可控源音频大地电磁三维数值模拟

起伏地形对可控源音频大地电磁(CSAMT)响应具有强烈的影响,因此在CSAMT数据处理解释时需要考虑地形。同时,实际的地下地质情况和地表的地形情况通常比较复杂,地质结构和地形大部分情况下都是三维的。在水平地表三维有限差分CSAMT数值模拟算法的基础上,推导了利用地下交错网格采样点处的总磁场计算起伏地形下空气-地下介质分界面处的总电场和总磁场的表达式,从而实现了起伏地形下三维CSAMT数值模拟算法。在算法实现过程中,采用伪δ函数代替麦克斯韦方程中的场源项和直接计算总场的策略,避免了原有的将总场分离成背景场和二次场的策略在复杂地质条件下难以选择合适背景电阻率的问题。为了直接模拟总场,起伏地形下三维CSAMT数值模拟算法给出了新的三维正演方程的边界条件。将模拟水平地表三维异常体和三维山峰地形两个理论模型得到的响应结果与前人算法的计算结果进行对比,验证了所实现算法的正确性和有效性。     

可控源音频大地电磁考古资料的地形校正、解释方法效果对比

介绍了秦皇陵考古探测CSAMT视电阻率数据中的地形影响和采用不同校正方法进行校正的对比研究结果.这些结果说明,采用不同的地形校正方法,其解释结果会有很大区别,以此提醒人们对起伏地形资料进行解释时,应小心使用各种地形校正方法;同时展示出采用合适的校正方法对地形进行校正,可以明显压制CSAMT考古资料中地形影响,改进数据解释质量,说明地形校正是非常必要的.     

顶管施工对邻近地下管线的影响预测分析

采用通用Peck公式计算顶管施工引起的地下管线平面处的土体竖向位移。对地下管线的受力模型进行简化,基于Winkler地基模型,得到地下管线由于顶管开挖引起的极限弯矩、理论弯矩以及管线变形的计算方法。通过算例分析,与连续弹性解、Attewell解和王涛解的计算结果进行比较,探讨了土质条件、管线材质、管线埋深、管线管径对地下管线受力的影响。计算结果表明,本方法适用于各种土质,可较好地预估管线所受弯矩,且不会低估管线所受的最大弯矩;在相同条件下,管线埋深越大承受的弯矩也越大,但埋深仅对最大正弯矩和最大负弯矩位置附近处的管线影响较大,对其余部位影响较小;管线抗弯刚度越大,管线承受的极限弯矩和影响范围也越大;管线管径越大,管线承受的弯矩也越大。     

点状不良地质体钻孔雷达响应特征的形状效应正演分析

针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内不同形状和不同埋深的目标地质体进行了雷达响应正演模型研究,并分析了这些模型的实际分辨能力和应用条件。结果表明,对于不同的探测任务,应根据感兴趣目标体的几何尺寸、分辨率要求等来选择合适的天线频率;不同几何形状的点状不良地质体所呈现的雷达剖面形式各异,且雷达反射信号强弱也不同;同一频率天线其探测分辨能力随空洞埋藏深度而变化,同一埋深下,天线频率越高,高度分辨能力效果越好。研究结果可为钻孔雷达用于岩体工程勘察、灾害隐患探测提供模拟图像认知和数据判读支持     

地质雷达技术在西部考古中的应用研究

地质雷达(GPR)是一种高分辨率浅层地球物理勘探仪器.在考古研究中GPR能够有效地探测出埋藏浅、尺度小、物性差异不大的目标体.结合实例,文章介绍了GPR技术及其对秦始皇陵地宫墓室的位置、大小、埋深等不同考古遗存的探测效果.     

用改进的遗传算法对密集平行地下管线直接反演的研究

密集平行管线探测资料解释是管线探测技术中的一大难题，至今没有很好地解决。用改进的遗传算法来直接反演密集平行管线的地下参数(平面位置、埋深)，可取得良好的效果，同时也显示了遗传算法的优越性。     

一种煤层埋深等值线图的自动生成方法

针对勘探资料少、地形复杂情况下绘制的煤层埋深等值线图可信度低的问题,以MAPGIS软件和SURFER软件为基础,在MAPGIS下将地形图进行矢量化和校正,提取地形高程数据,在SURFER软件下生成地表曲面模型和煤层顶面曲面模型,并将两个曲面进行相减,用所获得的第3个曲面来生成煤层埋深等值线图。该图可反映勘查区内任意一处煤层的真正埋深,可正确指导煤层的合理开发。      

隧道开挖对地下管线的影响分析

采用Abaqus有限元分析软件,建立三维模型,模拟隧道开挖对地下管线的影响,充分考虑了不同的埋深、材质、下卧层刚度等条件。结果表明,管线周围土的性状,与双线隧道的相对位置以及管线自身刚度、管径等不同,将对其变形和内力产生较大影响,从而得出一些规律,为今后类似工程施工提供依据。     

管线渗漏异常探地雷达数据的电场分量成像分析

探地雷达（GPR）是管线渗漏探测的有效方法,但是当地下介质分布较为复杂时,难以直接从GPR数据剖面图中准确识别出渗漏异常区。为此,针对渗漏异常区含水量高的特点,根据反射波系数与介电常数的关系,提出了GPR数据的电场分量成像技术。利用时间域有限差分法（FDTD）模拟了不同介电参数的地质模型在GPR中的电磁波响应,由正演模拟结果可知分界面两侧介质的介电常数差异性越大反射波能量越强。最后将GPR数据的电场分量成像技术应用于某工业区管道渗漏探测中。试验结果表明,管道渗漏异常区在电场分量图谱中表现为高幅值区。      

长距离深埋管线的探测效果

介绍了水平定向钻在地下管线施工方面的应用状况;分析了不同埋深直线电流一次电磁场H_x、H_z的归一化异常的分布特征,以及确定地下金属管线的理论依据;提出了对深埋>3m的地下管线探测时应采用的频率、电流、远端接地等提高信噪比的技术对策,及利用水平磁场分量70%法确定管线深度的适用条件;列举了3个长距离、深度>10m过江深埋管线的探测实例,说明方法的有效性。