Question

用电磁法探测地下电缆和金属管道

Answer 1

大家知道，地下铺设的导电金属管道，有的直接埋在地里，有的架空在沟内，有多个接地点与大地连通。而地下电缆有的在绝缘层外有导电的屏蔽层，有的没有屏蔽层，这些电缆有的直接埋入深度为1m左右的土中，也有安放在沟中的水泥孔板内。

以地下电缆为例，当通讯电缆有金属外层屏蔽，并与大地连通时，如果在地面上用一个交变磁偶极子进行激发（图5-4-1），则在电缆的导电屏蔽层与大地之间所构成的回路中出现二次电流（I，所构成的回路可看作是一个下延无限、走向很长的大线圈，电缆的导电屏蔽层聚集了周围的电流，好像在电缆位置附近单独存在着一线电流。电缆的埋深越浅，这种近似的程度就越高。测量线电流场的空间分布规律，可确定探测对象的位置及埋深。

在寻找电缆或导电金属管时，最好选择工作方便、异常形态简单、激发位置要求不很严的水平线圈发射、测量水平虚分量I_mH_t和垂直线圈发射、测量垂直虚分量I_mH_x的半定源偶极装置。

下面介绍中国地质大学物探系用DDW-1型无参考线虚分量仪观测的几个实例

陈晦鸣，1987。用物探方法查明地下电缆和管道。见：物化探技术在城市工程中应用经验交流会论文集，地矿部物化探科技情报网。。

图5-4-1 电磁法探测电缆的原理

F—发射线圈；D—电缆；I—电流

1.暖气管道上的测量结果

采用半定源ZX 装置。水平发射线圈安置在距已知管道2m左右的地方，测线走向垂直于管道走向，测线离发射线圈10m，点距为2m，工作频率为1200Hz。虚分量I_mH_t测量结果如图5-4-2所示，I_mH，异常呈对称分布，异常极值点位置对应着暖气管道在地面上的投影。利用I_mH_t曲线的半极值点间距离△x，确定管道的埋深为1.8m，与实际情况吻合。

2.某电讯大楼附近地下电缆的探测

工作区位于交通要道，电缆的确切位置不清楚，周围有工业电源干扰。先用被动源作水平分量干扰场普查，发现线电流源后（如图5-4-3虚线所示），再用半定源水平线圈装置，将发射线圈安放在所发现异常源的附近。测线布置在与估计电缆走向相垂直的方向上，限于该区的障碍条件，测线离发射线圈超过60m。经试验，工作频率为1200Hz，由I_mH_t异常曲线的极值点确定电缆位置，由半极值点间的距离Δx确定电缆埋深（2m），推断结果与实际情况相符（图5-4-3）。

图5-4-2 暖气管道上水平虚分量I_mH_t曲线

（据陈晦鸣，1987）

1—电缆；2—测量线圈；3—水平发射线圈

图5-4-3 电缆上水平虚分量I_mH_t曲线

（据陈晦鸣，1987）

1—电缆；2—测量线圈；3—水平发射线圈

图5-4-4 电缆上垂直虚分量I_mH_x及水平虚分量I_mH_t曲线

（据陈晦鸣，1987）

1—旁线法（ZX）装置观测的I_mH_x曲线；2—半定源装置观测的I_mH_t曲线

3.某工地通讯电缆的探测结果

已知通讯电缆通过某工地，因情况不明，曾因挖断电缆造成通讯中断的事故，为此，施工单位迫切希望查明电缆的分布。

在探测电缆的位置、走向和埋深工作中，采用了不同装置进行观测。首先利用干扰信号源做被动源场的水平分量观测，目的是普查发现异常。然后，在发现异常源的垂直方向上用旁线法ZX 装置进行I_mH_x测量，测得I_mH_x的正、负异常之后，由I_mH_x异常曲线上正、负异常间出现的零值点确定电缆在地面投影的位置。为求得电缆的埋深，需将水平发射线圈移到I_mH_x异常的极值点位置附近，作最大激发的半定源水平线圈观测，由所测得的I_mH_t曲线的半极值点间距离Δx推断电缆的埋深约1.5m，与开挖情况相符合（图5-4-4）。

为追索电缆走向，在已发现的异常源附近采用水平发射线圈激发，工作频率为2000Hz，观测椭圆极化短轴H（b），由H（b）曲线的极值点的位置，可追索电缆的位置（图5-4-5）。

图5-4-5 极化椭圆短轴H（b）曲线平面剖面图

（据陈晦鸣，1987）

1—H（b）曲线；2—电缆推断位置