CN103015971A

CN103015971A - 一种井中地电位测量方法与电极

Info

Publication number: CN103015971A
Application number: CN2012105364185A
Authority: CN
Inventors: 朱岳兴; 陆军; 石德浩
Original assignee: JIANGSU FANGJIAN ENGINEERING QUALITY DETECTING Co Ltd
Current assignee: JIANGSU FANGJIAN ENGINEERING QUALITY DETECTING Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-04-03

Abstract

井中地电位测量方法，将一绝缘棒置于井中、绝缘棒上在不同的长度位置设有若干硫酸铜溶液的密封瓶及从密封瓶电连接引出金属丝作为测量电极，所述金属丝的一端置于对应的所述密封瓶内，并与密封瓶内的硫酸铜溶液接触，一端伸出该密封瓶外，置有金属丝的所述密封瓶沿绝缘棒长度方向等间距地固定于绝缘棒上。绝缘棒上相邻的两个密封瓶构成的间距为10-50厘米；密封瓶体上向外留一渗出硫酸铜溶液的微孔。本发明采用硫酸铜溶液替代金属棒与井中介质接触，避免金属棒产生电极极化的问题，并通过设置多个等间距内含硫酸铜溶液的密封瓶作电极；通过使间距可调，以便根据测量地点工业游散电流的干扰程度，抑制干扰，增加信噪比。

Description

一种井中地电位测量方法与电极

技术领域

本发明涉及钻井中电位梯度的测量技术，尤其涉及一种地电位测量方法与装置。

背景技术

在地质找矿、石油勘探等所需的地下钻井中，通常要通过井中电位测量来获取一些相关数据。近年来，该种电位测量技术用于工程勘察和建筑工程质量的检测。例如，混凝土灌柱桩施工中钢筋笼沉入井中深度的测量。在混凝土灌柱桩施工时，往往会出现以下一些问题：1）钢筋笼放置位置不正，出现歪斜卡在井壁某个部位，导致钢筋笼不能下到指定深度；2）在岩土条件比较复杂的嵌岩桩地区，每一地点的灌柱桩井深不一，所对应桩的长度不一样，施工时应将对应的灌柱桩下到对应的井内，但往往由于施工中管理混乱，钢筋笼的放置常常张冠李戴，会产生短的钢筋笼放在深井中的结果；3）少数建筑商为非法牟利，在制造钢筋笼时短斤少两，钢筋笼长度达不到设计要求，致使下桩深度未达要求。上述这些情形都会给建筑工程留下严重隐患，所以对灌柱桩钢筋笼长度的测量十分重要。

通过电极测量井中钢筋笼上的电位来获取钢筋笼长度的方法简单易行，目前被不断地推广使用。但由于现有建筑工程大部分在城市中，不同于地质找矿、石油勘探等施工地点是在远离城市的荒野地带。在对城市中周边地区进行孔井的地电位测量时，会有大量工业游散电流的干扰，使测量电位的信噪比大大降低。这就要求在测量过程中要有一定的抗干扰能力，这需要从两个方面来加以解决，一是调整测量电位的间距，二是减小电极电位的极化。

目前所用的电极一般为一金属电棒，由于电化学的作用，在金属表面会产生电极极化电场，对本来就较微弱的电位梯度测量带来不可忽视的影响，甚至严重妨碍了地电位的准确测量，从而得出错误的结果，导致对工程质量的判断的严重失误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无电极极化电场的地电位测量方法与测量电极组件，本发明的目的还在于提供一种抗工业游散电流干扰的地电位测量电极。

上述目的通过下述技术方案来实现：井中地电位测量方法，包括一绝缘棒置于井中、绝缘棒上在不同的长度位置（对应深度）设有若干硫酸铜溶液的密封瓶及从密封瓶电连接引出金属丝作为测量电极，所述金属丝的一端置于对应的所述密封瓶内，并与密封瓶内的硫酸铜溶液接触，一端伸出该密封瓶外，置有金属丝的所述密封瓶沿绝缘棒长度方向等间距地固定于绝缘棒上。

绝缘棒1上相邻的两个密封瓶构成的间距为10-50厘米；密封瓶体上（底部或侧壁）向外留一渗出硫酸铜溶液的微孔；如果有等距离的四个密封瓶，间距可分别形成10-50、20-100、30-150、40-200厘米，如果有十个密封瓶，可以分布至450厘米的深度范围。密封瓶3用玻璃或耐腐蚀并绝缘的塑料等材料制作。

所述绝缘棒上设有槽道，所述密封瓶插于该槽道内，并由固定箍和紧固件将所述密封瓶固定在槽道中，与其相连的金属丝测量电极置于同一槽道内并且进行绝缘密封处理，不使金属丝与外界接触；每根金属丝测量电极伸出绝缘棒与电缆连接，电缆与绝缘棒的连接有两个要点，一是确保金属丝与***绝缘，而是要做到牢固连接。

进行电位测量时，绝缘棒置于井内，选择不同的间距，从而选择不同的一对测量电极通过电缆与地面上的测量仪器（电流或电压）连接，将该两电极所对应的两根金属丝测量电极5分别与一电缆线连接，连接好后随电缆放入混凝土灌柱桩外侧的小孔井中，并在电缆上做好长度标记，测量仪器不断测出井内不同深度位置上的电位和电位梯度；

当绝缘棒置于混凝土灌柱桩时，不断测出混凝土灌柱桩钢筋笼外侧不同深度位置上的电位和电位梯度，由于钢筋笼是个导体，所以其不同位置处的电位基本一致，即为一等电位体。当该电极移出钢筋笼深度时，所测的电位数值骤然变化，再根据此时电缆上的长度标记就可测出钢筋笼所沉入井中的深度（或自身长度）。

本发明的两电极的间距可根据测量地区的工业游散电流干扰程度进行调整，如果干扰程度较大适当增加测量电极的间距，反侧反之，从而增加信噪比，提高测量数据的可靠性。

一种地电位测量电极组件，绝缘棒上在不同的深度设有若干硫酸铜溶液的密封瓶及从密封瓶电连接引出金属丝作为测量电极，所述金属丝的一端置于对应的所述密封瓶内，并与密封瓶内的硫酸铜溶液接触，一端伸出该密封瓶外，置有金属丝的所述密封瓶沿绝缘棒长度方向等间距地固定于绝缘棒上。

相邻的两个密封瓶构成的间距为10-50厘米。

密封瓶体上（底部或侧壁）向外留一微孔（可流出电解质）。

所述地电位测量电极进一步设计在于，所述绝缘棒上设有槽道，所述密封瓶插于该槽道内，并由固定箍和紧固件将所述密封瓶固定在槽道中。

绝缘棒上设有数根所述槽道沿绝缘棒的宽度方向平行设置，每一密封瓶置于一对应的槽道中，使绝缘棒呈阶梯排列。

所述绝缘棒用胶木或塑料材料制成。所述密封瓶用塑料或玻璃制成。

本发明的有益效果是：采用硫酸铜溶液替代金属棒与井中介质接触，避免金属棒产生电极极化的问题，并通过设置多个等间距内含硫酸铜溶液的密封瓶作电极；通过使间距可调，以便根据测量地点工业游散电流的干扰程度，选择不同的电极间距，可以抑制干扰，增加信噪比，提高测量精确度和测量数据的质量，测量方法简明，可用于桩筋长度的准确测定。

附图说明

图1是本发明测量电极的一实施例的结构示意图。

图2是本发明测量电极的另一实施例的结构示意图。

图3是图1、2所示测量电极中的A部位的局部放大图。

图4是图2所示测量电极的横截面视图。

图中，绝缘棒1，槽道2，密封瓶3，固定箍4，金属丝5，螺钉6。

具体实施方式

对照图1，本发明的地电位测量电极主要由绝缘棒1、其内置有硫酸铜溶液的密封瓶4和金属丝5组成。本实施例的绝缘棒1用胶木制成（也可用绝缘的塑料制作），绝缘棒1截面为矩形，其前端部为一便于下沉的尖端。所述绝缘棒上设有槽道，所述密封瓶插于该槽道内，并由固定箍和紧固件将所述密封瓶固定在槽道中，与其相连的金属丝置于同一槽道内并且进行密封处理，不能使金属丝与外界接触，直至每根金属丝伸出绝缘棒与电缆连接，电缆与绝缘棒的连接有两个要点，一是确保金属丝与***绝缘，而是要做到牢固连接。

在绝缘棒一侧面上槽道为四条半圆形槽道2，该四条半圆形槽道2沿绝缘棒的宽度方向平行并立设置。半圆形槽道的半径与密封瓶3的半径相当，每一槽道内放置一密封瓶3。四条形槽道2内放置的密封瓶3瓶沿绝缘棒长度方向等间距呈阶梯形排列。密封瓶2内置有硫酸铜溶液，金属丝5的一端置于密封瓶内，并与瓶内的硫酸铜溶液接触，一端伸出该密封瓶3外（图中D1-D4）。绝缘棒1上相邻的两个密封瓶所对应的两根金属丝之间形成与绝缘棒平行的间距为20厘米（可以在10-50厘米之间选择）；而绝缘棒1上多个密封瓶所对应的两根金属丝之间形成与绝缘棒平行的间距可分别形成为20、40、60、80厘米。密封瓶3用玻璃或耐腐蚀并绝缘的塑料等材料制作。上述四个密封瓶3可置于一个槽道2中，如图2。密封瓶3通过固定箍4及6螺钉固定在槽道2中，参见图3、图4。所述地电位测量电极进一步设计在于，所述绝缘棒用胶木或塑料材料制成，直径为6厘米，有一定的自重，能够顺利下垂到孔底。

所述地电位测量电极进一步设计在于，所述密封瓶用塑料或玻璃制成，密封瓶体上（底部或侧壁）向外留一微孔，以便渗透硫酸铜溶液与外界电场形成接触点，使这个接触点与点之间的距离为20厘米。

进行电位测量时，根据测量地区的工业游散电流干扰程度决定间距，例如，该地区有少量工业游散电流干扰，选择间距为20厘米，选电极D1、D2通过电缆与地面上的仪器连接，如果在电场干扰较大的区域测量，则应选择间距60厘米，选电极D1、D4通过电缆与地面的仪器连接。将该两电极所对应的两根金属丝5分别与一电缆线（未画出）连接，连接好后随电缆放入混凝土灌柱桩外侧的小孔井中，并在电缆上做好长度标记，仪器不断测出混凝土灌柱桩钢筋笼外侧不同深度位置上的电位和电位梯度，由于钢筋笼是个导体，所以其不同位置处的电位基本一致，即为一等电位体。当该电极移出钢筋笼深度时，所测的电位数值骤然变化，再根据此时电缆上的长度标记就可测出钢筋笼所沉入井中的深度（或自身长度）。

本发明的两电极的间距可根据测量地区的工业游散电流干扰程度进行调整，如果干扰程度较大适当增加测量电极的间距，反侧反之，从而增加信噪比，提高测量数据的可靠性。本发明用硫酸铜溶液替代金属棒与井中介质接触，避免金属棒在其表面周围会产生电极极化电场，提高电位电位梯度测量的精度。

硫酸铜溶液也可以用其它导电电解质溶液（如硫酸镁或硝酸盐等溶液，与硫酸铜溶液是等效的溶液）。

因此，本发明的实施例并不是构成对本发明的限定，任何直接源于本发明的非创造性改进并没有超出本发明的范围。

Claims

1.井中地电位测量方法，其特征是将一绝缘棒置于井中、绝缘棒上在不同的长度位置设有若干硫酸铜溶液的密封瓶及从密封瓶电连接引出金属丝作为测量电极，所述金属丝的一端置于对应的所述密封瓶内，并与密封瓶内的硫酸铜溶液接触，一端伸出该密封瓶外，置有金属丝的所述密封瓶沿绝缘棒长度方向等间距地固定于绝缘棒上。

2.根据权利要求1所述的井中地电位测量方法，其特征是绝缘棒上相邻的两个密封瓶构成的间距为10-50厘米；密封瓶体上向外留一渗出硫酸铜溶液的微孔。

3.根据权利要求1所述的井中地电位测量方法，其特征是所述绝缘棒上设有槽道，所述密封瓶插于该槽道内，并由固定箍和紧固件将所述密封瓶固定在槽道中，与其相连的金属丝测量电极置于同一槽道内并且进行绝缘密封处理，不使金属丝与外界接触；每根金属丝测量电极伸出绝缘棒与电缆连接，电缆与绝缘棒确保金属丝与***绝缘且与绝缘棒牢固连接。

4.根据权利要求1所述的井中地电位测量方法，其特征是进行电位测量时，绝缘棒置于井内，选择不同的间距，从而选择不同的一对测量电极通过电缆与地面上的测量仪器连接，将该两电极所对应的两根金属丝测量电极分别与一电缆线连接，连接好后随电缆放入井中，并在电缆上做好长度标记，测量仪器不断测出井内不同深度位置上的电位和电位梯度。

5.根据权利要求1所述的井中地电位测量方法，其特征是当绝缘棒置于混凝土灌柱桩时，将该两电极所对应的两根金属丝测量电极分别与一电缆线连接，连接好后随电缆放入混凝土灌柱桩外侧的小孔井中，不断测出混凝土灌柱桩钢筋笼外侧不同深度位置上的电位和电位梯度；混凝土灌柱桩钢筋笼是个导体，所以其不同位置处的电位基本一致，即为一等电位体；当该电极移出钢筋笼深度时，所测的电位数值骤然变化，再根据此时电缆上的长度标记就可测出钢筋笼所沉入井中的深度。

6.根据权利要求1或4所述的井中地电位测量方法，其特征是两电极的间距可根据测量地区的工业游散电流干扰程度进行调整，如果干扰程度较大适当增加测量电极的间距，反侧反之，从而增加信噪比，提高测量数据的可靠性。

7.一种地电位测量电极组件，其特征是绝缘棒上在不同的长度位置设有若干硫酸铜溶液的密封瓶及从密封瓶电连接引出金属丝作为测量电极，所述金属丝的一端置于对应的所述密封瓶内，并与密封瓶内的硫酸铜溶液接触，一端伸出该密封瓶外，置有金属丝的所述密封瓶沿绝缘棒长度方向等间距地固定于绝缘棒上。

8.根据权利要求7所述的地电位测量电极组件，其特征是地电位测量电极，其特征是地电位测量电极，其特征是相邻的两个密封瓶构成的间距为10-50厘米。密封瓶体上向外留一微孔。

9.根据权利要求7所述的地电位测量电极组件，其特征是所述绝缘棒上设有槽道，所述密封瓶插于该槽道内，并由固定箍和紧固件将所述密封瓶固定在槽道中。

10.根据权利要求7所述的地电位测量电极组件，其特征是绝缘棒上设有数根所述槽道沿绝缘棒的宽度方向平行设置，每一密封瓶置于一对应的槽道中，使绝缘棒呈阶梯排列；所述绝缘棒用胶木或塑料材料制成；所述密封瓶用塑料或玻璃制成。