CN109557590A - 一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法：在止水帷幕外侧的发射孔内放置可上下移动的聚焦发射电极，在止水帷幕外侧的观测孔内固定放置接收电极阵列；在止水帷幕内侧的降水孔内放置可上下移动的回路电极，在止水帷幕内侧的观测孔内固定放置接收电极阵列，且在止水帷幕内侧地面固定放置由电极分布阵列构成的接收平面；移动止水帷幕内侧降水孔中的回路电极进行测量；移动止水帷幕外侧发射孔中的聚焦发射电极进行测量；在计算机中对各个电位信号进行处理。本发明实现对渗漏位置的存在与否的明确判断，并对渗漏位置进行相对粗略的定位，为提前进行预防措施提供依据。

Description

一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法

技术领域

本发明属地面工程施工前期的地下地基和地下构造中截渗墙和止水帷幕渗漏检测的专用技术领域，更具体的说，是涉及一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法。

背景技术

截渗墙和止水帷幕以及连体墙的渗漏检测目前还没有很有效的方法，其主要原因是现有的直流电法测量仪器均采用点电极，电极表面面积小，发射的电流小，激发的电势是球形分布，所测量的电位是体积平均结果，空间分辨率低，无法满足渗漏检测对空间分辨率和精度的要求。国外针对渗漏检测的具体情况设计了钻孔电极发射、地面整体接收的方式。但是实际使用过程中发现：当墙体比较深时，出现原始测量电压值小，渗漏位置定位不准等问题，有时甚至连是否有无渗漏都无法判断。为了有效地实施对墙体渗漏的检测，本发明改变了激发方式，采用柱状发射电极使电流聚焦，对指定的区域进行精准测量，通过移动发射电极和回路电极对指定的区域进行多角度、多层次扫描测量。充分借助于计算机的高速采集功能，在移动发射电极和回路电极的过程中地面和井下均采集的大量的原始数据，通过对这些数据的处理，保证测量的空间分辨率，达到渗漏检测对分辨率和精度的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，通过改变发射电极的形状和体积以及发射电流的控制方式，使电流按照设计的聚焦方式在地层和墙体中聚焦，如果有渗漏，则聚焦电流会沿着渗漏位置流动，在墙体的两侧形成比较大的电场分布和电位差。通过移动回路电极，改变电流的流动方向和电场的分布，实现对渗漏位置的多角度观测。通过移动发射电极改变电流的起始位置，实现对渗漏位置的扫描观测。采用孔内接收和地面平面接收相结合的方式对所有的电位信号进行采集，借助于数字信号处理和电场的正演模型，实现对渗漏位置的存在与否的明确判断，并对渗漏位置进行相对粗略的定位，为提前进行预防措施提供依据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，包括以下步骤：

第一步：在止水帷幕外侧的发射孔内放置可上下移动的聚焦发射电极，在止水帷幕外侧的观测孔内固定放置接收电极阵列；在止水帷幕内侧的降水孔内放置可上下移动的回路电极，在止水帷幕内侧的观测孔内固定放置接收电极阵列，且在止水帷幕内侧地面固定放置由电极分布阵列构成的接收平面；

其中，所述聚焦发射电极设置为圆柱形状，由同轴线的圆柱电极构成，聚焦发射电极中的每个圆柱电极单独引线，根据探测对象的空间分辨率要求调节每个圆柱电极的极性，通过极性的调节调整聚焦发射电极在地层中所激发的聚焦电流的分布厚度；

第二步：移动止水帷幕内侧降水孔中的回路电极进行测量

回路电极每移动一个深度，观测孔、发射孔和接收平面中的电极分别记录一次电位信号，所有电位信号经过放大处理后，进行AD转换变为24位的数字量传输至计算机；按此方法逐步将回路电极从降水孔底部移动到水面，完成一次测量；将回路电极放回到降水孔底；

第三步：移动止水帷幕外侧发射孔中的聚焦发射电极进行测量

聚焦发射电极每移动一个深度，观测孔、降水孔和接收平面中的电极分别记录一次电位信号，所有电位信号经过放大处理后，进行AD转换变为24位的数字量传输至计算机；按此方法逐步将聚焦发射电极从发射孔底部移动到水面，完成一次测量；将聚焦发射电极放回到发射孔底；

第四步：在计算机中对各个电位信号进行处理

(1)聚焦发射电极的电位与电流相除得到视电阻率，该视电阻率是二维数据体，其中一维是回路电极移动的距离，另外一维是聚焦发射电极移动的距离，根据二维视电阻率的分布形状确定渗漏的准确深度；当某个深度有渗漏时，该位置附近的视电阻率会降低，视电阻率最低位置所对应的圆柱电极的深度便是渗漏深度；

(2)绘制地面接收平面电极所测量的电压分布图，不论回路电极还是聚焦发射电极，每次移动测量一次就构成一个二维电压分布图，取回路电极移动时二维电压最大时的电压分布图和聚焦发射电极移动时所测量的最大的电压值绘图；这两个图中最高的电势分布位置指示出渗漏位置；

(3)对观测孔内的各个电极的电势除以发射电流得到视电阻率，将聚焦发射电极和回路电极移动的距离作为纵、横坐标，寻找最大电阻率和最小电阻率；以最大电阻率和最小电阻率时对应的发射电极和接收电极深度为标准，确定渗漏位置。

所述发射孔中聚焦发射电极的电极电位和发射电流同时被采集。

本发明以圆柱形状的电极代替现有电极，通过调节圆柱状的各个电极极性聚焦电流，以聚焦的电流穿过渗漏位置，并且通过移动回路电极和发射电极实现对渗漏位置的多角度扫描。与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明将电极从普通电极换成圆柱电极，其接触面增加，接地电阻减小，相同的电压能够激发出更大的电流，增加发射电流，则激发的电流场幅度增加，测量信号增加，灵敏度得以提高。

(2)本发明利用多节圆柱电极，通过调节电极的长度和极性使电流聚焦成不同的厚度，有利于纵向分辨率的提高。对于小的渗漏位置可以明显的显示。

(3)本发明通过改变回路电极位置调整电流流动方向，可以对渗漏位置进行不同方式的测量，形成电流穿过渗漏位置测量方法。

(4)本发明通过移动发射电极实现对渗漏位置的聚焦与多次重复测量。当发射电极与渗漏位置位于同一深度时，电流流过渗漏位置最多，所形成的电场变化最大，测量效果最明显，灵敏度和分辨率最高。

附图说明

图1是观测***与探头排列示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明的墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，是一种地下2到50米内墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，通过改变发射电极形状或者控制发射电极极性和连接方式，控制发射电流的聚焦特征。使电流聚焦在一定的区域内，形成仅仅对该区域地层进行测量的方法，提高纵向分辨率，进而识别墙体的渗漏位置。通过改变回路电极的放置方式和移动回路电极实现对渗漏位置的多次多角度覆盖测量，通过移动发射电极对整个墙体不同深度进行直流扫描测量，提高渗漏检测的准确性和精度。

本发明的墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，具体实现过程如下：

第一步：在止水帷幕外侧的发射孔内放置可以上下移动的聚焦发射电极，在止水帷幕外侧的观测孔内固定放置接收电极阵列。在止水帷幕内侧的降水孔(或专门打的孔)内放置可以上下移动的回路电极，在止水帷幕内侧的观测孔内固定放置接收电极阵列，且在止水帷幕内侧地面固定放置由电极分布阵列构成的接收平面。如图1所示。

其中，所述聚焦发射电极设置为圆柱形状，由同轴线的多个圆柱电极构成，与原来的单个点状电极不同。聚焦发射电极中的每个圆柱电极单独引线，根据探测对象的空间分辨率要求调节每个圆柱电极的极性，通过极性的调节调整聚焦发射电极在地层中所激发的聚焦电流的分布厚度。聚焦发射电极设计成圆柱形状的另外一个目的是增加电流流出面积，减小地层的输入电阻，提高发射功率和发射电流强度，并使地层中的电流聚焦，提高探测精度和空间分辨率。参考电极位于止水帷幕内侧比较远的位置。

第二步：移动止水帷幕内侧降水孔中的回路电极进行测量

回路电极每移动一个深度，观测孔、发射孔和接收平面中的电极分别记录一次电位信号，所有电位信号经过放大处理后，进行AD转换变为24位的数字量传输至计算机。按此方法逐步将回路电极从降水孔底部移动到水面，完成一次测量。将回路电极放回到降水孔底。其中，所述发射孔中聚焦发射电极的电极电位和发射电流同时被采集。

第三步：移动止水帷幕外侧发射孔中的聚焦发射电极进行测量

聚焦发射电极每移动一个深度，观测孔、降水孔和接收平面中的电极分别记录一次电位信号，所有电位信号经过放大处理后，进行AD转换变为24位的数字量传输至计算机。按此方法逐步将聚焦发射电极从发射孔底部移动到水面，完成一次测量。将聚焦发射电极放回到发射孔底。

第四步：在计算机中对各个电位信号进行处理

(1)聚焦发射电极的电位与电流相除得到视电阻率，该视电阻率是二维数据体，其中一维是回路电极移动的距离，另外一维是聚焦发射电极移动的距离，根据二维视电阻率的分布形状确定渗漏的准确深度。当在某个深度有渗漏时，该位置附近的视电阻率会降低，视电阻率最低位置所对应的圆柱电极的深度便是渗漏深度。

(2)绘制地面接收平面电极所测量的电压分布图，不论回路电极还是聚焦发射电极，每次移动测量一次就构成一个二维电压分布图，取回路电极移动时二维电压最大时的电压分布图和聚焦发射电极移动时所测量的最大的电压值绘图(即每次移动测量过程中电位分布最明显的响应)。这两个图中最高的电势分布位置指示出渗漏位置。

(3)对观测孔内的各个电极的电势除以发射电流得到视电阻率，将聚焦发射电极和回路电极移动的距离作为纵、横坐标，寻找最大电阻率和最小电阻率。以最大电阻率和最小电阻率时对应的发射电极和接收电极深度为标准，确定渗漏位置。

改变聚焦发射电极的形状和体积以及发射电流的控制方式，使电流按照设计的聚焦方式在地层和墙体中聚焦，如果有渗漏，则聚焦电流会沿着渗漏位置流动，在墙体的两侧形成比较大的电场分布。通过移动回路电极，改变电流的流动方向和电场的分布，实现对渗漏位置的多角度观测。通过移动聚焦发射电极改变电流的起始位置，实现对渗漏位置的扫描观测。采用孔内接收和地面平面接收方式对所有的电势信号进行采集，借助于数字信号处理和电场的正演模型，实现对渗漏位置的存在与否的明确判断，并对渗漏位置进行相对粗略

本发明与现有的直流电法不同，现有的所有电法勘探，发射电流是点源，发射的电流场是球面场，依据该球面场的分布确定探测深度。本发明的发射电流是棒状源，电流被聚焦为一个平面带状，以带状电流分布确定探测半径和分辨率。一般的电法勘探发射接收均位于地面，本发明将聚焦发射电极和回路电极均放置在井下。并且移动测量实现对渗漏位置的多角度扫描测量。本发明的接收采用井下、地面同时接收，全方位接收有用信息。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在止水帷幕外侧的发射孔内放置可上下移动的聚焦发射电极，在止水帷幕外侧的观测孔内固定放置接收电极阵列；在止水帷幕内侧的降水孔内放置可上下移动的回路电极，在止水帷幕内侧的观测孔内固定放置接收电极阵列，且在止水帷幕内侧地面固定放置由电极分布阵列构成的接收平面；

其中，所述聚焦发射电极设置为圆柱形状，由同轴线的圆柱电极构成，聚焦发射电极中的每个圆柱电极单独引线，根据探测对象的空间分辨率要求调节每个圆柱电极的极性，通过极性的调节调整聚焦发射电极在地层中所激发的聚焦电流的分布厚度；

第二步：移动止水帷幕内侧降水孔中的回路电极进行测量

回路电极每移动一个深度，观测孔、发射孔和接收平面中的电极分别记录一次电位信号，所有电位信号经过放大处理后，进行AD转换变为24位的数字量传输至计算机；按此方法逐步将回路电极从降水孔底部移动到水面，完成一次测量；将回路电极放回到降水孔底；

第三步：移动止水帷幕外侧发射孔中的聚焦发射电极进行测量

聚焦发射电极每移动一个深度，观测孔、降水孔和接收平面中的电极分别记录一次电位信号，所有电位信号经过放大处理后，进行AD转换变为24位的数字量传输至计算机；按此方法逐步将聚焦发射电极从发射孔底部移动到水面，完成一次测量；将聚焦发射电极放回到发射孔底；

第四步：在计算机中对各个电位信号进行处理

(1)聚焦发射电极的电位与电流相除得到视电阻率，该视电阻率是二维数据体，其中一维是回路电极移动的距离，另外一维是聚焦发射电极移动的距离，根据二维视电阻率的分布形状确定渗漏的准确深度；当某个深度有渗漏时，该位置附近的视电阻率会降低，视电阻率最低位置所对应的圆柱电极的深度便是渗漏深度；

(2)绘制地面接收平面电极所测量的电压分布图，不论回路电极还是聚焦发射电极，每次移动测量一次就构成一个二维电压分布图，取回路电极移动时二维电压最大时的电压分布图和聚焦发射电极移动时所测量的最大的电压值绘图；这两个图中最高的电势分布位置指示出渗漏位置；

(3)对观测孔内的各个电极的电势除以发射电流得到视电阻率，将聚焦发射电极和回路电极移动的距离作为纵、横坐标，寻找最大电阻率和最小电阻率；以最大电阻率和最小电阻率时对应的发射电极和接收电极深度为标准，确定渗漏位置。

2.根据权利要求1所述的墙体渗漏的直流聚焦精细检测方法，其特征在于，所述发射孔中聚焦发射电极的电极电位和发射电流同时被采集。