CN112213564B - 一种铁路土壤电阻率测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路土壤电阻率测量方法、装置及可读存储介质，所述方法包括:将全部测试电极布置在与铁路综合接地系统垂直的方向上，使最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的距离不小于极间距离；对土壤结构测量进行模拟测量的计算；根据模拟测量的计算结果，确认最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的布置距离；根据确认的布置距离，测量得到实际待测铁路土壤在所述对应的测试布置下的视在土壤电阻率；根据测量得到的视在土壤电阻率，反演得到所述待测铁路土壤的结构；根据所述待测铁路土壤的结构，得到所述待测铁路土壤的电阻率。采用本发明实施例，能够有效解决现有技术中铁路综合接地系统对土壤电阻率测量影响过大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁路部门接地技术领域，特别是涉及一种铁路土壤电阻率测量方法、装置及可读存储介质。
背景技术
高速铁路综合接地系统通过沿线两侧敷设的贯通接地线将沿线的牵引供电回流系统、电力供电系统、通信信号系统、建筑物、道床、站台、桥梁、隧道、声屏障及其它电气电子信息系统等连成一体，形成规模巨大的长距离水平接地系统。铁路综合接地系统绵延数百至上千公里，是高速铁路安全稳定运行的重要保障。高速铁路综合接地系统的接地性能，直接关系到高速铁路运行安全、一次及二次设备安全、以及工作人员和旅客的人身安全，包括其土壤结构、接地阻抗、地电位分布、接触电势和跨步电势等，都与其所处位置的土壤结构电阻率密切相关。
然而，在高铁基建前期，很少沿线测量铁路沿线的土壤电阻率。在施工、工程验收和运行维护后，高速铁路综合接地系统的接地性能需要进行评估，而土壤电阻率的测量是这些测量和计算的前提和关键。但是，由于铁路综合接地系统的作用范围比较广，会极大地影响到所处位置的土壤电阻率的测量准确性。
发明内容
本发明实施例提供一种铁路土壤电阻率测量方法，能有效解决现有技术中的铁路综合接地系统对土壤电阻率测量影响过大的问题。
本发明一实施例提供一种铁路土壤电阻率测量方法，包括：
将全部测试电极布置在与所述铁路综合接地系统垂直的方向上，使最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的距离不小于极间距离；
对土壤结构测量进行模拟测量的计算；
根据模拟测量的计算结果，确认所述最近的测试电极与所述铁路综合接地系统之间的布置距离；
根据所述确认的布置距离，测量得到实际待测铁路土壤在所述对应的测试布置下的视在土壤电阻率；
根据所述测量得到的视在土壤电阻率，反演得到所述待测铁路土壤的结构。
作为上述方案的改进，所述对所述土壤结构进行模拟测量计算，具体包括：模拟铁路综合接地系统存在的情况,采用Wenner四极法测量得到第一视在土壤电阻率；
改变最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的布置距离，得出在不同布置距离下的第一视在土壤电阻率；
模拟铁路综合接地系统不存在的情况，采用Wenner四极法测量得到第二视在土壤电阻率。
作为上述方案的改进，上述实施例所述铁路土壤电阻率测量方法中，所述模拟测量的计算是通过CDEGS仿真软件进行的。
作为上述方案的改进，上述实施例所述铁路土壤电阻率测量方法中，所述预设阈值大于或等于95％。
作为上述方案的改进，根据所述测量得到的视在土壤电阻率，反演得到所述待测铁路土壤的结构，具体包括：
通过CDEGS反演计算，得到所述铁路土壤的土壤分层结构；
根据所述土壤分层结构，得到所述待测铁路土壤的电阻率。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的铁路土壤电阻率测量方法。
相比于现有技术，本发明实施例提供的铁路土壤电阻率测量方法及计算机可读存储介质，先将全部测试电极布置在与所述铁路综合接地系统垂直的方向上，使最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的距离不小于极间距离；对所述土壤结构进行模拟测量的计算；根据模拟测量的计算结果，不断调整所述最近的测试电极与所述铁路综合接地系统之间的布置距离，减小铁路综合接地系统对土壤电阻率测量的影响，最后选出合适的布置距离并测量在该距离的视在土壤电阻率，该视在土壤电阻率可以准确反映铁路综合接地系统所处的土壤结构的土壤电阻率。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种铁路土壤电阻率测量方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例中的测量布置模拟计算模型示意图；
图3是本发明一实施例提供的均匀土壤下不同间距的土壤电阻率比值ε关系曲线图；
图4是是本发明一实施例提供的两层土壤下不同间距的土壤电阻率比值ε关系曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种铁路土壤电阻率测量方法，所述评价方法包括：
S10、将全部测试电极布置在与铁路综合接地系统垂直的方向上，使最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的距离不小于极间距离；
S11、对土壤结构测量进行模拟测量的计算；
S12、根据模拟测量的计算结果，确认所述最近的测试电极与所述铁路综合接地系统之间的布置距离；
S13、根据所述确认的布置距离，测量得到实际待测铁路土壤在所述对应的测试布置下的视在土壤电阻率；
S14、根据所述测量得到的视在土壤电阻率，反演得到所述待测铁路土壤的结构。
土壤电阻率的测试应尽量减小地下金属管道的影响。在靠近居民区或工矿区，地下可能有水管等具有一定金属部件的管道，把电极布置在与管道垂直的方向上，并且要求最近的测试电极与地下管道之间的距离不小于极间距离，可以极大地提高电阻率测量的准确性。
需要注意的是，“视在土壤电阻率”不是测量大地中任何特定地质的真实土壤电阻率，而是被测土壤所具有的各种不同地质土壤电阻率的加权平均值。
S13中，确定好测试电极与铁路综合接地系统之间的距离，在这个距离下得到的是视在电阻率，并不是电阻率最终测量结果，举例来说，需要再通过CDEGS反演计算，得到土壤的分层结构。
相比于现有技术，本发明实施例提供的铁路土壤电阻率测量方法，先将全部测试电极布置在与所述铁路综合接地系统垂直的方向上，使最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的距离不小于极间距离；对土壤结构进行模拟测量的计算；根据模拟测量的计算结果，不断调整所述最近的测试电极与所述铁路综合接地系统之间的布置距离，减小铁路综合接地系统对土壤电阻率测量的影响，最后选出合适的布置距离并测量在该距离的视在土壤电阻率，该视在土壤电阻率可以准确反映铁路综合接地系统所处的土壤结构的土壤电阻率。
示例性地，S11具体包括：模拟铁路综合接地系统存在的情况,采用Wenner四极法测量得到第一视在土壤电阻率；
改变最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的布置距离，得出在不同布置距离下的第一视在土壤电阻率；
模拟铁路综合接地系统不存在的情况，采用Wenner四极法测量得到第二视在土壤电阻率。
下面简述Wenner四极法(温纳法)检测电阻率原理：土壤电阻率测试公式：ρ＝2πaR(Ω·m)。假设E为接地极，C(H)为电流极，P(S)为电压极，ES为辅助地极，a为电极间距离。E与C(H)间流动电流为I，求P(S)与ES间的电位差V，V除以I得到接地电阻值R，电极极间距离为a(m)，根据上述公式得出电阻率ρ，而各电极极间距离a相同时即为温纳法。为了计算方便，请让电极间距a远大于埋设深度h，一般应满足a>20h。
参见图2，是铁路综合接地系统存在条件下土壤电阻率测量布置模拟计算模型示意图。
示例性地，任意给定一个均匀的土壤结构，如土壤电阻率均为100Ω·m，利用CDEGS仿真软件对铁路综合接地系统存在和不存在下土壤电阻率的测量进行模拟测量计算，计算测试电极与铁路综合接地系统的布置距离不同下的视在土壤电阻率的比值ε。依次取测试电极与铁路综合接地系统的布置距离b为0.5a、1.0a、1.5a、2.0a(任取a＝1m，a表示不同测试电极的极间距)，均匀土壤电阻率为100Ω·m，计算得出铁路综合接地系统存在下的视在土壤电阻率与铁路综合接地系统不存在下视在土壤电阻率的比值见图3。由图3可知，随着测试电极与铁路综合接地系统的布置距离(间距)b的增大，铁路综合接地系统对土壤电阻率测量的影响逐渐减小，测量得到的铁路综合接地系统存在下的视在土壤电阻率与铁路综合接地系统不存在下视在土壤电阻率的比值ε逐渐增大。从布置距离(间距)b为0.5a起，均匀土壤土壤结构下的比值ε均大于95％。
示例性地，上述实施例所述铁路土壤电阻率测量方法中，所述预设阈值大于或等于95％。
若大于95％，则布置方式合格。若小于95％，则需增大测量布置与铁路综合接地系统的布置距离b。预设阈值的设定是测量精度的保证，根据计算，合适的阈值可以使视在电阻率测量准确度较高。
示例性地，S14中根据所述测量得到的视在土壤电阻率，反演得到所述待测铁路土壤的结构，具体包括：
通过CDEGS反演计算，得到所述铁路土壤的土壤分层结构；
根据所述土壤分层结构，得到所述待测铁路土壤的电阻率。
示例性地，任意给定一个两层的土壤结构，如上层土壤电阻率为157.89Ω·m，厚度为20m，下层土壤电阻率为2999.91Ω·m。
利用CDEGS仿真软件对铁路综合接地系统存在和不存在下土壤电阻率的测量进行模拟测量计算，计算测试电极与铁路综合接地系统的布置距离不同下的视在土壤电阻率的比值ε。依次取测量布置与铁路综合接地系统的布置距离b为0.5a、1.0a、1.5a、2.0a(任取a＝50m，a表示不同测试电极的极间距)，两层土壤结构上层土壤电阻率为157.89Ω·m，厚度为20m，下层土壤电阻率为2999.91Ω·m，进而计算得出铁路综合接地系统存在下的视在土壤电阻率与铁路综合接地系统不存在下视在土壤电阻率的比值见图4。由图4可知，随着测试电极与铁路综合接地系统的布置距离(间距)b的增大，铁路综合接地系统对土壤电阻率测量的影响逐渐减小，测量得到的铁路综合接地系统存在下的视在土壤电阻率与铁路综合接地系统不存在下视在土壤电阻率的比值ε逐渐增大。由图4还可知，从距离b为1.5a起，两层土壤土壤结构下的比值ε均大于95％。
最后，通过CDEGS反演计算，得到所述铁路土壤的土壤分层结构；根据所述土壤分层结构，得到所述待测铁路土壤的电阻率。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的土壤电阻率测量方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种铁路土壤电阻率测量方法，其特征在于，包括：
将全部测试电极布置在与铁路综合接地系统垂直的方向上，使最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的距离不小于极间距离；
对土壤结构测量进行模拟测量的计算，具体包括：
模拟铁路综合接地系统存在的情况，采用Wenner四极法测量得到第一视在土壤电阻率；
改变最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的布置距离，得出在不同布置距离下的第一视在土壤电阻率；
模拟铁路综合接地系统不存在的情况，采用Wenner四极法测量得到第二视在土壤电阻率；
根据所述第二视在土壤电阻率与不同布置距离下的第一视在土壤电阻率，确认所述最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的布置距离；
根据确认的布置距离，测量得到实际待测铁路土壤在对应的测试电极布置下的视在土壤电阻率；
根据测量得到的视在土壤电阻率，反演得到所述待测铁路土壤的结构；
根据所述待测铁路土壤的结构，得到所述待测铁路土壤的电阻率。
2.如权利要求1所述的铁路土壤电阻率测量方法，其特征在于，所述根据所述第二视在土壤电阻率与不同布置距离下的第一视在土壤电阻率，确认最近的测试电极与铁路综合接地系统之间的布置距离，具体包括：
计算在不同布置距离下所述第一视在土壤电阻率和所述第二视在土壤电阻率的比值ε；
选择大于预设阈值的比值ε所对应的布置距离作为确认的布置距离。
3.如权利要求1-2任一项所述的铁路土壤电阻率测量方法，其特征在于，所述模拟测量的计算是通过CDEGS仿真软件进行的。
4.如权利要求2所述的铁路土壤电阻率测量方法，其特征在于，所述预设阈值大于或等于95％。
5.如权利要求1所述的铁路土壤电阻率测量方法，其特征在于，所述根据测量得到的视在土壤电阻率，反演得到待测铁路土壤的结构，根据所述待测铁路土壤的结构，得到所述待测铁路土壤的电阻率，具体包括：
通过CDEGS反演计算，得到所述铁路土壤的土壤分层结构；
根据所述土壤分层结构，得到所述待测铁路土壤的电阻率。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5中任意一项所述铁路土壤电阻率测量方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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