一种城市工程地质勘查专用的无损高密度电法探测装置的制作方法

本实用新型涉及工程地质勘查技术领域，具体涉及一种城市工程地质勘查专用的无损高密度电法探测装置。

背景技术：

高密度电法原理是以岩土体的电性差异为前提，在施加人工电场作用下，通过研究地下传导电流的分布规律，绘制地电断面成果图，据此推断地下具有不同电阻率的地质体分布情况。高密度电法数据采集系统由为主机、多路电极转换器和电极系统三部分组成，主机通过多电极转换器控制电极系各电极的供电与测量状态，发出工作指令，向电极供电并接收、储存测量数据。主机通过通讯软件将原始数据导入计算机，经过相应处理以后，绘制电阻率断面等值线图。

现有高密度电法存在的问题：高密度系统通过金属电极向地下供电，要求工作场地具有浮土层，将金属电极打入浮土层以便向地下供电，这在野外环境下容易满足，但在城市街道硬性路面环境下，如何将电极打入地下以确保正常供电，就比较麻烦，通常做法是用电钻打眼，那样做不仅工作效率低，还会损坏路面及埋藏于地下的管线设施，使得高密度电法技术在城市街区地下空间探测的应用受到极大限制。高密度电法在野外容易实施是因为野外有浮土层，在城市街区难以实施，是因为城市街区大多为硬性路面，为了让高密度电法在硬性路面条件下得以顺利实施，可在路面铺一层沙土，创造人工浮土层，压实供打电极使用，但是工作量偏大，进而想用一垅土来代替，效果也不够理想。因此亟需发明无损高密度探测技术，来解决高密度电法在城市地下空间探测中的接地问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种城市工程地质勘查专用的无损高密度电法探测装置，以解决现有高密度电法在城市街道硬性路面环境容易受到较大限制，不仅工作效率低，还会损坏路面及埋藏于地下的管线设施的技术问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种城市工程地质勘查专用的无损高密度电法探测装置，包括电极转换器、电缆线、金属电极和样袋，电缆线设置有若干根，且电缆线均与电极转换器电连接，金属电极设置有若干根，且金属电极均与对应的电缆线电连接，样袋设置有若干个，且样袋与对应的金属电极连接，样袋内均填充有沙土，样袋均被可导电溶液浸湿，样袋用于和地面接触。

优选地，还包括投放架，投放架用于投放样袋，电极转换器设置在投放架上，投放架上设置有高密度电法主机，高密度电法主机与电极转换器电连接。

优选地，投放架内顶部设置有驱动电机，驱动电机连接有转动轴，转动轴另一端通过滚珠轴承活动连接在投放架上，转动轴上绕设有若干牵引绳，牵引绳底部均与对应的样袋连接。

优选地，投放架上设置有溶液箱，溶液箱用于盛装可导电溶液，溶液箱通过抽水管连接有水泵，水泵连接有主水管，主水管连接有若干分支软水管，分支软水管均与对应的样袋连接。

优选地，可导电溶液为盐水或硫酸铜溶液。

优选地，投放架包括底架，底架两侧设置有侧架，侧架顶部设置有顶架，高密度电法主机、电极转换器和溶液箱设置在顶架或底架上。

优选地，底架底部设置有四个自锁脚轮。

本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型通过在地面与金属电极之间增设若干样袋，且样袋内填充有沙土，可模拟野外测量与金属电极接触的浮土层，金属电极通过样袋与地面接触，从而增加了金属电极与硬性路面之间的有效接触面积，同时向样袋里的沙土淋以可导电溶液来降低接地电阻，使得高密度探测工作得以正常进行。经过实践证明，采用本实用新型可以有效降低接地电阻，采集的数据质量可靠，可以精确形象地反映地下目标地质体的剖面形态，从而适用于城市街道硬性路面环境的地质勘查，不仅工作效率高，且无需破坏路面，更不会损伤埋藏于地下的管线设施。

2、进行布极时，可通过转动轴转动对所有牵引绳放线，从而带动所有样袋下移直到与地面接触，测量结束后，使转动轴反向转动即可带动所有样袋上移一段距离，起到快速收放的作用，无需一个一个地将样袋分布在路面上，提高了操作效率。

3、溶液箱内的可导电溶液在水泵作用下依次通过主水管和分支软水管进入对应样袋内，无需一个一个地浸湿样袋，提高了操作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型提供的一种城市工程地质勘查专用的无损高密度电法探测装置的结构示意图；

图2为本实用新型运用在城市水泥路面上时的结构示意图；

图3为本实用新型另一种实施例的结构示意图。

附图标记：

1-电极转换器，2-电缆线，3-金属电极，4-样袋，5-高密度电法主机，6-投放架，6.1-底架，6.2-侧架，6.3-顶架，7-驱动电机，8-转动轴，9-牵引绳，10-溶液箱，11-水泵，12-主水管，13-分支软水管，14-自锁脚轮。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供一种城市工程地质勘查专用的无损高密度电法探测装置，包括电极转换器1、电缆线2、金属电极3和样袋4，电缆线2设置有若干根，且电缆线2均与电极转换器1电连接，金属电极3设置有若干根，且金属电极3均与对应的电缆线2电连接，样袋4设置有若干个，且样袋4与对应的金属电极3连接，样袋4内均填充有沙土，样袋4均被可导电溶液浸湿，样袋4用于和地面接触，这里可导电溶液可采用盐水或硫酸铜溶液，其他适用的可导电溶液也可采用。

通过在地面与金属电极3之间增设若干样袋4，这里样袋4采用可透过液体的材质，且样袋4内填充有沙土，沙土易获取，成本低，可模拟野外测量与金属电极3接触的浮土层，金属电极3通过样袋4与地面接触，从而增加了金属电极3与硬性路面之间的有效接触面积，同时向样袋4里的沙土淋以可导电溶液来降低接地电阻，使得高密度探测工作得以正常进行。具体做法是在数十个样袋4中装入1-2公斤沙土，按一定的间距一字排开，金属电极3插入样袋4并浇以可导电溶液，让样袋4紧贴地面，用专用电缆线2连接各个金属电极3和电极转换器1，接通主机检查接地电阻，各金属电极3接地电阻满足系统要求，就可以测量了。

经过实践证明，采用本实用新型可以有效降低接地电阻，采集的数据质量可靠，可以精确形象地反映地下目标地质体的剖面形态，从而适用于城市街道硬性路面环境的地质勘查，不仅工作效率高，且无需破坏路面，更不会损伤埋藏于地下的管线设施。

需要说明的是，城市路面除了水泥路面、石板路面还有沥青路面，前二者采用本实用新型布极完全没问题，在沥青路面上施工，接地电阻偏大，需要多加可导电溶液，若不行，考虑雨后施工即可。

具体地，还包括投放架6，投放架6用于投放样袋4，电极转换器1设置在投放架6上，投放架6上设置有高密度电法主机5，高密度电法主机5与电极转换器1电连接。

需要说明的是，这里高密度电法主机5通过通讯电缆与电极转换器1连接，电极转换器1通过特定的接口与供电及测量电缆线2连接，电缆线2通过其上的插口与金属电极3连接。

需要说明的是，高密度电法主机5与电极转换器1均为现有技术，其具体结构这里不再赘述。

具体地，投放架6内顶部设置有驱动电机7，驱动电机7连接有转动轴8，转动轴8另一端通过滚珠轴承活动连接在投放架6上，转动轴8上绕设有若干牵引绳9，牵引绳9底部均与对应的样袋4连接，这里牵引绳9等间距排布。

进行布极时，启动驱动电机7带动转动轴8转动，即可对所有牵引绳9放线，从而带动所有样袋4下移直到与地面接触，测量结束后，使转动轴8反向转动即可带动所有样袋4上移一段距离，起到快速收放的作用，无需一个一个地将样袋4分布在路面上，使用结束后也无需一个一个地将样袋4移除，提高了操作效率。

需要说明的是，这里驱动电机7可采用步进电机或伺服电机。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角"，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。步进电机和伺服电机均可实现调速或正反转，从而带动转动轴8低速正转或反转，满足使用要求。

具体地，投放架6上设置有溶液箱10，溶液箱10用于盛装可导电溶液，溶液箱10通过抽水管连接有水泵11，水泵11连接有主水管12，主水管12连接有若干分支软水管13，分支软水管13均与对应的样袋4连接。溶液箱10内的可导电溶液在水泵11作用下依次通过主水管12和分支软水管13进入对应样袋4内，无需一个一个地浸湿样袋4，提高了操作效率。

需要说明的是，这里分支软水管13和电缆线2均具有一定长度，可配合样袋4上下移动的行程，这里溶液箱10可采用两个，分别设置在所有样袋4两侧，便于分支软水管13的布局。

具体地，投放架6包括底架6.1，底架6.1为方形框架结构，样袋4可穿过底架6.1中间空隙与地面接触，底架6.1两侧设置有侧架6.2，转动轴8活动连接在侧架6.2上，侧架6.2顶部设置有顶架6.3，高密度电法主机5、电极转换器1和溶液箱10设置在顶架6.3或底架6.1上。

具体地，底架6.1底部设置有四个自锁脚轮14，便于移动整个装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。