埋地PE管道声学定位探测技术应用研究.docx

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埋地PE管道声学定位探测技术应用研究

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摘要：阐述埋地PE管道探测的示踪线探测法、地质雷达探测法，分析声学定位探测法的原理、APL定位探测仪及应用实例。声学定位探测法不需要与管道连接即可进行准确定位，探测结果受周围环境因素影响小，适用于地下复杂管线的探测。

关键词：PE管道；??声学定位；??声学探测；??地质雷达

ApplicationResearchonAcousticLocationandDetectionTechnologyforBuriedPEPipes

Abstract：ThetracerlinedetectionmethodandgeologicradardetectionmethodfordetectingburiedPEpipesareelaborated．Theprincipleofacousticlocationanddetectionmethod，acousticpipelocator(APL)andapplicationexamplesareanalyzed．Theacousticlocationanddetectionmethodcanachieveaccuratelocation，whichdoesnotneedtoconnecttothepipe．Thedetectionresultsareslightlyaffectedbythesurroundingenvironmentalfactors．Thismethodissuitablefordetectionofthecomplexundergroundpipeline．

Keywords：PEpipe；acousticlocation；acousticdetection；geologicradar

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1概述

PE管道具有施工方便、耐腐蚀、抗冲击等优点，在管道工程中应用越来越广，但其不导电、不导磁造成定位难度大，且PE管道本身强度小，一定程度上增加了第三方施工损害管道的可能性。据统计，深圳2013年上半年发生11起燃气管道第三方破坏事故，造成严重的经济损失。2013年11个月内惠州市燃气管道被挖破13次，造成直接经济损失逾200×104元。因此，对地下PE管道的准确定位进行深入研究十分必要。

2埋地PE管道定位探测方法

2.1地质雷达探测法

目前，常用示踪线探测法是在PE管敷设施工时一起埋入一条导电线(称为示踪线)，并在阀门等明显处设出露点，用于给示踪线加电流信号。该方法探测时给示踪线加上一定强度的电流，通过探测示踪线电流产生的电磁场确定示踪线的空间位置，从而确定埋地PE管道的位置[1]。在PE管非开挖顶管施工中，经常发生绑在PE管上的示踪线在随管拖动过程中被拉断，造成无法探测[2-3]。

2.2地质雷达探测法

地质雷达是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性地球物理探测方法，其工作原理是：发射天线向地下发射电磁波信号，在电磁波向地下传播的过程中，当遇到电性差异的目标体(如空洞、裂隙等)时，电磁波便发生反射，由接收天线接收反射波。地质雷达工作原理见图1[4-5]。

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在对地质雷达数据进行处理和分析的基础上，根据雷达波形、电磁场强度、振幅和双程用时等参数可推断地下的地质构造。地质雷达探测具有高效率、无损害、高精度、抗干扰、操作便捷等优点[6]，能较好地应用于埋地PE管道定位探测，但地质雷达对直径较小的管道和位于盐碱地、页岩层或粘土下的管道探测均存在局限性，且图像具有多解性，只有经过专门训练的人员才能正确判读管线属性，探测费用也较高。

3埋地PE管道声学定位探测法

3.1管道声学定位原理

目前，声学定位技术应用于埋地管道定位探测属于一种新型技术，该技术主要是利用声波在介质中的传播特性探测和定位目标，其原理如下。

通常，声压波可表示为时间与位置的关系，见式(1)。

?2p/?x2=r0m(?2p/?t2)????(1)

式中p——声压，Pa

x——声波发射点位置，m

r0——介质平均密度，kg／m3

m——压缩系数

t——时间，s

一般声压p表现形式为连续平面波，可分解成式(2)的形式。

p(x，t)=Pacos(2pft+kd)????(2)

k=2p·(f/c)

式中Pa——平面波振幅，m

f——频率，Hz

k——波数

d——波的传播距离，m

c——声波的传播速度，m／s

管道声学定位探测时，发射器发射一束短声波脉冲到地面(见图2a)，从任何不连续或带有不匹配声波阻抗