磁異法探測海底纜線分解PPT課件

1、總綱 1、引言 2、磁異探測原理 3、工程實例分析 4、總結(jié)第1頁/共14頁1、引言 磁力測量很早就被應(yīng)用于海洋工程地質(zhì)調(diào)查當中，因為磁力是解決工程測量中探測含磁性物體的有效手段。近年來，由于人們對于海洋工程安全的重視，另外，隨著磁力儀靈敏度和精確度的提高，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，磁力探測已成為海洋工程測量中的一種常規(guī)方法。在海管埋藏太深、水下覆蓋層太厚、管徑太細(小于15.24cm)或工作水深太淺(小于5m)的情況下,水聲學(xué)探測技術(shù)可能無法發(fā)現(xiàn)海管的位置,這時一般采用磁力探測方法。第2頁/共14頁2、磁異探測原理 磁異常產(chǎn)生的原因 鐵磁體磁化產(chǎn)生的磁場疊加在海底地磁背景場上，就會產(chǎn)生磁異常 。

2、是基于鐵磁性物體擾亂地磁場磁力線均勻分布這一基本物理現(xiàn)象的。由于磁場的磁力線從水中進入空氣幾乎不改變傳播方向，而且傳播方式幾乎一致，這樣我們就能通過在空氣中測量磁場的異常來確定水下目標。因此只要獲取高精度區(qū)域海底磁場數(shù)據(jù)，利用鐵磁體產(chǎn)生的磁異常特性，就可以對實際地磁場異常特性進行分析判斷，從而對其進行識別和定位。第3頁/共14頁2、磁異探測原理 基本原理 對于任一磁性物體v，它在空間一點P產(chǎn)生的磁位u可表示為：其中J為磁性體的磁化強度，r代表磁性體某一體積元到P點的距離。 對磁位u分別求x，y和z方向的偏導(dǎo)數(shù)，即得到磁場強度的垂直分量和水平分量： 式中 ， ， 和分別為r與3個坐標軸之夾角的余

3、弦，為磁化強度在磁性體外法線上的投影。dvrgradJuv)1(dszrrJzuZsna)cos(2dsxrrJxuHsnax)cos(2dsyrrJyuHsnay)cos(2cos, r zcos, r xcos, r y第4頁/共14頁2、磁異探測原理 海洋磁力儀測量的是地磁場總強度 ，然后減去正常的地磁場 的絕對值，求出 的值，稱為總磁場異常，然后以磁場異常值成圖，根據(jù) 的大小來判斷電纜的位置。 經(jīng)推導(dǎo)， 和 ， ， 有以下關(guān)系： 其中， 和 分別為磁傾角和磁偏角。 因此，海洋磁力儀測量的總磁場異常即是磁性體總異常場個分量的綜合反映。通常情況下，地磁總場為一平緩變化的場。所以，在工程測量

4、中，我們即可以把這一平緩變化的場看作背景場，而由磁性物體引起的場則為變化較劇烈的突變場，即所謂的“異常場”。準確地確定引起這一異常場的“磁源”位置，也就是我們要在工程調(diào)查中要解決的問題。0TTTT0TTTTAIHAIHIZTaYaxasincoscoscossinaxHayHaZIA第5頁/共14頁3、工程實例分析 探測前的準備工作 確定作業(yè)區(qū)域的精確水深，判斷海底的地貌情況，了解海底纜線的存在狀態(tài)（埋藏、暴露），分析管線區(qū)的地表地質(zhì)災(zāi)害情況。這些資料時進行探測的依據(jù)，也是以后纜線的維護時的參考。第6頁/共14頁3、工程實例分析 測線布設(shè) 測線的布設(shè)與已知海纜的走向垂直，一般布設(shè)測線3-5條。

5、探測過程中的船速較慢，確保拖魚接近海底。第7頁/共14頁3、工程實例分析 圖像分析 管道的出現(xiàn),改變了地層序列,使正常的磁場分布發(fā)生了變化,從而產(chǎn)生了磁異常,就可以利用磁力儀探測出這些磁異常的分布。對整個區(qū)域的磁場觀測表明,凡有管道存在的地段,其T磁異常均出現(xiàn)尖峰狀或低谷狀。繪制已經(jīng)改正的T磁異常平面特征圖，根據(jù)磁異常曲線的平面特征和剖面特征可以確定管道的走向。從圖中可以看出,有管道存在的地段,其T磁異常呈現(xiàn)尖峰狀或低谷狀,尖峰或低谷的中心正好位于管道的中心。第8頁/共14頁3、工程實例分析實例分析 在某項海地磁場探測過程中，為了使拖魚探測位置穩(wěn)定,工作時將船上的測深儀打開,與磁力儀的深度傳感

6、儀所顯示的水深進行比較,通過控制船速,始終保持拖魚與海底的距離約2 m。為了使拖魚盡可能靠近電纜,在拖魚前8 m處加一鉛錘(12.5 kg),拖纜長度約為3倍船長。由于整個測量時段比較短(約為2 h),地磁日變化的影響非常小,在進行數(shù)據(jù)處理時不需要進行日變改正一般拖纜長度約為測量船長的3倍。此外,由于海底電纜的埋深大約在0.81 m左右,因此無需確定海底電纜的埋深。 第9頁/共14頁點號經(jīng)度（）緯度（）磁異常值（nT）157.9032151.6003910258.0495651.5879610358.2002351.585619458.3405551.583388558.5038551.581

7、557658.6457251.579977758.7825651.5765980858.9200651.573386959.063555157058610591896851.5679751159.3207651.564575 表中是一條測線上的觀測值，從數(shù)據(jù)中可以明顯看出測線局部存在明顯的磁異常，說明在7號點處有鐵磁性物體存在。在測量結(jié)果中，有的測線不存在明顯的磁力異常點，分析其原因可能是由于當時海區(qū)的浪大流急，船速又控制不好，導(dǎo)致拖魚離海底距離較遠，從而探測不到磁異常點。第10頁/共14頁點號磁異常值（nT）18021132046551186367408229321014 表中數(shù)據(jù)是所有測線中出現(xiàn)磁異常的點，對探測數(shù)據(jù)進行分析后，發(fā)現(xiàn)存在明顯磁異常點的測線數(shù)是10條。磁異常最大值為118nT,最小值為11nT。根據(jù)分析結(jié)果，將存在明顯有規(guī)律的磁異常點項鏈，連線的方向就是海底電纜的走向。第11頁/共14頁4、總結(jié)隨著磁力儀靈敏度和磁法勘察精度的提高,磁法勘察作為一項傳統(tǒng)的海洋調(diào)查方法,近年來在海洋工程方面得到了新的應(yīng)用。調(diào)查時根據(jù)工程項目實際情況和要求布設(shè)測線或測網(wǎng),工作中適當控制磁力儀探頭的深度和調(diào)查船的速度,盡量獲取高精度的磁測資料。海洋磁力探測海底管線主要包括供水、供油、供氣、排污等鐵質(zhì)、水泥質(zhì)的管線和