一种跨街对穿电阻率测量系统及数据采集方法技术方案

本发明专利技术公开一种跨街对穿电阻率测量系统及其数据采集方法，城市街道下方是各种地下管线以及地铁、隧道等隐蔽工程集中通过的区域。街道路基在地下水的作用下容易形成空洞塌陷，具有极大的危害性。如何快速、准确定位空洞塌陷是城市发展过程中迫切需要解决的难题。本发明专利技术提出一种基于随机分布式高密度电法勘探技术的跨街电阻率成像方法。最少只需要在街道两侧平行布置两条高密度电法测线，通过独特的数据采集方法设计，实现三维立体对穿成像，获得街道下方至少五组视电阻率断面数据，再通过二维、三维电阻率反演，实现对街道路面下方地下空间的二维断面成像和三维立体成像。该方法测量过程快捷高效且沿道路两侧有序滚动推进，与交通互不影响。交通互不影响。交通互不影响。

【技术实现步骤摘要】
一种跨街对穿电阻率测量系统及数据采集方法


[0001]本专利技术属于电法勘探
，涉及一种跨街对穿电阻率测量系统及数据采集方法。

技术介绍

[0002]城市道路既是地面车辆、行人通行的主要通道，也是地下隐蔽工程集中通过的区域。城市道路地下的不同深度处往往密集分布着各种地下结构体，如上水/下水、电力、通讯等地下管网以及地铁、隧道等大型地下工程。由于多种原因，如地基变形、结构沉降、以及高车流量加上重载货车重压等因素都会导致路基土壤发生脱空变形和沉降变化，进而使得地下隐蔽管路结构出现变形、破损，进一步改变了路基土壤和水环境的动态平衡，加剧了地下水对路基土壤的冲刷作用，逐步剥失、掏空街道路基土层，形成局部路基空洞。而这种空洞被硬质路面覆盖，规模小时不易被发现，但随着空洞范围的扩大，积累超过一定的临界尺寸时，突然触发大面积地表塌陷，造成人民生命安全和财产的重大损失。这种塌陷发生的时间、地点具有随机性、偶然性、隐蔽性和突发性，成为城市道路安全面临的重大隐患，迫切需要发展高效、快捷的动态检测和监测手段来动态感知城市道路及其地下空间的健康状况，为市政工程维护和城市道路安全保驾护航。
[0003]由于城市道路车来车往，车流量高，因此对城市道路安全性检测主要以地球物理无损检测为主，在发现异常后再配合钻探等其它方法进行查证。目前主要以探地雷达路面检测为主。探地雷达方法具有探测精度高、可车载快速测量等优势，但探地雷达探测深度有限(车载高频天线探测深度局限于路面下较浅的深度)；而且，车载探地雷达只能探测行车路线上是否存在空洞，容易漏掉不在行车线路上的空洞。另外探地雷达的低频天线容易受到外来干扰的影响，且探测效率较低。地震勘探虽然也具有较高分辨率，但施工效率更低，且需要密切接触路面激发和接收。城市道路车流量较大，车流噪声对地震勘探检测过程以及地震勘探施工过程对道路交通会造成相互影响、相互干扰。而其它物理方法要么易受城市电磁干扰影响，难以得到较好的检测效果，要么分辨率过低，难以准确发现空洞点。城市道路塌陷既是城市发展面临的障碍和重大待解需求，而相应的快速无损检测技术也是一个重难点研究方向。
[0004]高密度电阻率法采用直流供电，具有较好的抗电磁干扰能力。电阻率成像也具有直观、易于解释且探测效率高的特点，在工业过程和结构检测、医学探测、工程勘探领域得到广泛的应用。然而高密度电阻率剖面法只能对测线正下方区域进行垂向剖面成像，医学和工业检测领域的电阻率成像技术具有对穿成像能力，但只是实现了二维断面成像，缺乏三维立体成像的能力。而传统三维高密度电法需要在地面布置规则网格并采用“S”串接电缆方式进行；但是城市道路周围都是高楼，狭长的道路通道以及大面积的硬化地表不具备布置面积性三维规则网格进行勘探的基本条件，最可能实现的是在道路两侧、沿着道路通行的方向布置两条平行测线。现有的可视化技术至少需要三条平行测线的数据才能进行三维立体可视化；城市道路路面具有一定的宽度(一般30～60m)，地下隐蔽工程又基本沿着道
路中线延伸，道路两侧与路中间部位地下结构差异极大；采用路侧仅能探测正下方区域的平行测线实现大跨度路面三维电阻率透视成像仍然是现有技术难以解决的难题，迫切需要发展能实现跨街透视成像的勘探设备和勘探方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种跨街对穿电阻率测量系统及数据测量方法，具体技术方案如下：
[0006]一种跨街对穿电阻率测量系统，该系统包括主机、分段式接地电缆、跨街连接电缆和接地电极；
[0007]该系统包括至少两条布置在待测道路两侧绿化带的平行测线，每条测线上布设多条前后串接的分段式接地电缆及与之连接的电极；当测线布置遇到道路支路或不宜布置电极的地段，通过所述跨街连接电缆连接前后布置的分段式接地电缆，形成单侧电缆串；街道两侧的两条电缆串的尾端通过所述跨街连接电缆连接，串接成一整体电缆串；所述主机与整体电缆串的一端连接；
[0008]所述主机包括高密度电阻率测量仪以及配套的采集控制软件，主机受所述的采集控制软件控制完成数据采集参数设置、供电与电位测量电极通道选择、数据采集过程控制、数据显示、存储等，并控制高密度电阻率测量仪完成供电和电位测量过程；主机根据跨街成像的需要搜索各电缆段，寻找特定的供电电极对AB或测量电极对MN的组合，得到沿道路走向的多组电阻率成像数据；
[0009]所述分段式接地电缆为多芯分布式电缆，其上等距设置多个电极结；所述分段式接地电缆还设置有电极转换开关，用于控制每个电极结的选通；多条所述分段式接地电缆顺序串接并连接到主机；所述接地电极通过所述电极结连接到所述分段式接地电缆上，所述接地电极的长度能穿透硬质地面并良好接地；
[0010]所述跨街连接电缆为与接地电缆相同芯数和相同接口标准的电缆，用于串接单侧前后布设或跨街左右对应布设的分段式接地电缆的连接；
[0011]所述分段式接地电缆和跨街连接电缆均至少包括供电信号芯线、电位测量芯线和通讯信号芯线。
[0012]进一步地，当待测道路存在中间绿化带或道路两侧绿化带有足够宽度时，该系统包括沿道路两侧及其中间绿化带布置的多条平行测线，每条测线上均布设多条前后串接的分段式接地电缆及与之连接的电极，不同测线的接地电缆串通过跨街连接电缆首尾串接，形成S形电缆串，所述主机连接在S形电缆串的一端。
[0013]进一步地，该系统还包括GPS测量仪器，用于收集电极点位置信息，并导入所述主机，用于采集过程控制。
[0014]一种基于所述的跨街对穿电阻率测量系统的数据采集方法，设有m条测线，每条测线中有L个分段式电缆，每个分段式接地电缆中有p个电极结，每个电极结上连接一个接地电极；整个电缆串从连接主机端开始，为每个电极结及其连接的电极顺序递增编号；该电阻率成像系统的测量过程为连续滚动测量，即，设定测线上与滚动方向相反的一端为前端，所有测线上的前端N个分段式电缆移动到测线后端与已有分段式电缆串的尾端连接，并通过跨街连接电缆连接不同测线的电缆串，形成预先设计的、滚动过程中统一的电缆串排列形
式；供电电极对AB的选择只发生在每条测线的前2N个分段式电缆段中，而电位测量电极对MN的选择是除供电电极对AB点外，按设定的规则遍历整个电缆串；
[0015]该数据采集方法包括如下步骤：
[0016]S1：确定供电电极对AB和测量电极对MN的位置；
[0017]当AB同测线供电时：从整个电缆串前端开始，沿着滚动的前进方向，选择m条测线的前N个分段式电缆中的任意一个接地电极作为供电电极A，选择位于A点后面且满足AB序号间隔小于N
·
p的接地电极作为供电电极B，组成供电电极对AB；m条测线共有m
·
(N
·
p
‑
1)
·
N
·
p个供电电极对AB的组合；电位测量电极对的选择从靠近主机端的位置开始，搜索整个电缆串中除AB以外的所有电极，寻找与供电电极对AB点位序号间隔相匹配的MN电极组合；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨街对穿电阻率测量系统，其特征在于，该系统包括主机、分段式接地电缆、跨街连接电缆和接地电极；该系统包括至少两条布置在待测道路两侧绿化带的平行测线，每条测线上布设多条前后串接的分段式接地电缆及与之连接的电极；当测线布置遇到道路支路或不宜布置电极的地段，通过所述跨街连接电缆连接前后布置的分段式接地电缆，形成单侧电缆串；街道两侧的两条电缆串的尾端通过所述跨街连接电缆连接，串接成一整体电缆串；所述主机与整体电缆串的一端连接；所述主机包括高密度电阻率测量仪以及配套的采集控制软件，主机受所述的采集控制软件控制完成数据采集参数设置、供电与电位测量电极通道选择、数据采集过程控制、数据显示、存储等，并控制高密度电阻率测量仪完成供电和电位测量过程；主机根据跨街成像的需要搜索各电缆段，寻找特定的供电电极对AB或测量电极对MN的组合，得到沿道路走向的三维视电阻率成像数据；所述分段式接地电缆为多芯分布式电缆，其上等距设置多个电极结；所述分段式接地电缆还设置有电极转换开关，用于控制每个电极结的选通；多条所述分段式接地电缆顺序串接并连接到主机；所述接地电极通过所述电极结连接到所述分段式接地电缆上，所述接地电极的长度能穿透硬质地面并良好接地；所述跨街连接电缆为与接地电缆相同芯数和相同接口标准的电缆，用于串接单侧前后布设或跨街左右对应布设的分段式接地电缆的连接；所述分段式接地电缆和跨街连接电缆均至少包括供电信号芯线、电位测量芯线和通讯信号芯线。2.根据权利要求1所述的跨街对穿电阻率测量系统，其特征在于，当待测道路存在中间绿化带或道路两侧绿化带有足够宽度时，该系统包括沿道路两侧及其中间绿化带布置的多条平行测线，每条测线上均布设多条前后串接的分段式接地电缆及与之连接的电极，不同测线的接地电缆串通过跨街连接电缆首尾串接，形成S形电缆串，所述主机连接在S形电缆串的一端。3.根据权利要求1所述的跨街对穿电阻率测量系统，其特征在于，该系统还包括GPS定位测量仪器，用于收集电极点位置信息，并导入所述主机，用于采集过程中筛选满足有效测量半径内的电位测量电极对MN。4.一种基于权利要求1所述的跨街对穿电阻率测量系统的数据采集方法，其特征在于，设有m条测线，每条测线中有L个分段式电缆，每个分段式接地电缆中有p个电极结，每个电极结连接一个接地电极；整个电缆串从连接主机端开始，为每个电极结及其对应电极顺序递增编号；该电阻率成像系统的测量过程为连续滚动测量，即，设定测线上与滚动方向相反的一端为前端，滚动操作是：所有测线上的前端N个分段式电缆移动到测线后端与已有分段式电缆串的尾端连接，并通过跨街连接电缆连接不同测线的电缆串，形成预先设计的、滚动过程中统一的电缆串排列形式；供电电极对AB的选择只发生在每条测线的前2N个分段式电缆段中，而电位测量电极对MN的选择是除供电电极对AB点外，按设定的规则遍历整个电缆串；该数据采集方法包括如下步骤：S1：确定供电电极对AB和测量电极对MN的位置；
当AB同测线供电时：从整个电缆串前端开始，沿着滚动的前进方向，选择m条测线的前N个分段式电缆中的任意一个接地电极作为供电电极A，选择位于A点后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳馨，王帮兵，
申请(专利权)人：王佳馨，
类型：发明
国别省市：