Удельные сопротивления проводов сип: Провода самонесущие изолированные СИП-1, СИП-2, СИП-3, СИП-4 — купить в СПБ

РЕЗЮМЕ

Спектрально-индуцированная поляризация (SIP) — недавно разработанный неразрушающий геофизический метод. Это расширение традиционных измерений удельного электрического сопротивления. При измерении дополнительных параметров возможно более детальное исследование недр. До сих пор SIP в основном используется при разведке полезных ископаемых, но количество примеров применения в приповерхностной геофизике и гражданском строительстве увеличивается. Представлены результаты исследования шлаковых отвалов и измерений на кирпичах.

1. Введение

Электрические методы обнаружения коррозии и влаги хорошо зарекомендовали себя в гражданском строительстве [ссылка 1]. Но в связи с тем, что удельное электрическое сопротивление зависит от многих факторов (материал матрицы, пористость, содержание солей, влажность, температура и др.), интерпретация данных часто затруднена. Та же проблема возникает при использовании электрических методов в геофизике. В последние десятилетия было затрачено много усилий на использование более сложных электрических методов. Наиболее перспективным является метод SIP, который используется, например, для выделения полезных ископаемых в горной геофизике.

2. Метод

В большинстве электрических методов используются отдельные электроды для подачи тока и измерения напряжения, чтобы избежать влияния контактных сопротивлений (рис. 1). Кажущееся удельное сопротивление
r _a вычисляется по

K (коэффициент конфигурации) зависит от расположения электродов на поверхности. Кажущиеся сопротивления r _a являются интегральными значениями по определенному объему в недрах, зависящими от расположения электродов и истинного распределения удельного сопротивления. Большое расстояние между электродами приводит к большой глубине проникновения и большим объемам. Удельное сопротивление r в определенной точке недр должно быть восстановлено из больших наборов данных кажущихся сопротивлений r _и из разных положений и глубин проникновения с помощью модельных расчетов или схем инверсии (рис. 2).

Метод спектральной индуцированной поляризации (SIP) очень похож на импедансную спектроскопию переменного тока, используемую для исследования отверждения бетона или диффузии хлоридов [ссылки 2, ссылки 3]. К исследуемому телу прикладывают синусоидальный ток. Измеряют амплитуду и отставание по фазе результирующего напряжения (рис. 4, слева). Это повторяется с дискретными частотами от 1 мГц до 10 кГц. Результирующие частотные спектры удельного сопротивления (рис. 4, справа) можно аппроксимировать модельными формулами, полученными из электрохимии или эквивалентных электрических цепей. Наиболее распространенной, но не всегда применимой является формула модели Коула-Коула [ссылка 4]:

р
₀ : Удельное сопротивление постоянному току [Ом·м]
w : Круговая частота (= 2pf) [Гц]
m : Заряжаемость
t : Постоянная времени [с]
c : зависимость от частоты

Параметры Коула-Коула можно интерпретировать с точки зрения параметров материала. Например, во многих случаях постоянная времени t
коррелирует со средним размером зерна [ссылка 5].

3. Измерения на отвалах

На рис. 5 показан отвал шлака в Нижней Саксонии, состоящий в основном из оксидов железа. Он был исследован в рамках исследовательского проекта, проведенного Немецким федеральным институтом наук о Земле и природных ресурсов (BGR). Основное внимание уделялось коркам, которые развиваются на поверхности таких отвалов [ссылка 6, ссылка 7]. Они должны были защищать отвал от попадания дождевой воды и тем самым от растворения загрязняющих веществ.

	Рис. 5: Южный склон шлакового отвала. Описанные ниже измерения относятся к профилю 1 (фото: Buero fuer Geophysik Lorenz).
	Рис. 6: Данные секции SIP на частоте 12 Гц на склоне кучи. Слева: Амплитуда кажущегося сопротивления при 12 Гц. Справа: Фаза, та же частота. Данные предоставлены BGR.

Для проверки возможности обнаружения таких корок геофизическими измерениями был проведен SIP-разрез на южном склоне (27 электродов, расстояние между ними 0,25 м, частота 0,1 — 10000 Гц) [ссылка 6]. Данные измерений на частоте 12 Гц показаны на рисунке 6.

Данные показывают высокое кажущееся сопротивление и высокие значения фазы на поверхности и неуклонное снижение к внутренней части отвала. Но интерпретация данных с помощью модельных расчетов привела к модели (рисунок 7), которая показывает промежуточный слой с возрастающим удельным сопротивлением и высокой заряжаемостью. Это связано с тем, что более старая корка с более ранней стадии отложения материала теперь покрыта более новым материалом. Владелец сайта подтвердил наличие таких слоев. Параметры основных блоков модели приведены в таблице 1. Более древняя погребенная корка (блок 2) идентифицируется по величине поляризуемости, аналогичной верхней корке.

На Рисунке 8 показана тестовая яма в шлаковом отвале в 20 м от секции SIP. Отчетливо видна твердая верхняя корка; его мощность составляет около 0,7 м. Под коркой находится слой очень рыхлого, слегка влажного материала. Неустойчивость склона мешала копать глубже.

4. Размеры кирпичей

Недавно было проведено предварительное исследование измерений SIP на кирпичах [8]. Основные вопросы были:

• Возможны ли надежные измерения?
• Насколько влага влияет на измерения?
• У разных блоков разный SIP-ответ?

Простая измерительная установка была реализована с помощью устройства SIP-Mini (Radic research, любезно предоставлено Федеральным институтом геолого-геофизических исследований и природных ресурсов) и электродов Ag/AgCl из магазина медицинских товаров (рис. 9).). Было обнаружено, что измерения со стандартным отклонением амплитуды менее 1% возможны, если кирпичи не полностью высушены.

Три разных кирпича (глиняный, силикатно-песчаный и газобетонный) были помещены в дождевую воду на семь дней. После смачивания спектры удельного сопротивления измерялись один раз в сутки. Амплитуда удельного сопротивления для определенной частоты показана на рисунке 10. Все кривые имеют одинаковую форму, но разный уровень. Удельное сопротивление монотонно возрастает со временем более чем за одно десятилетие. Диапазон удельного сопротивления перекрывается между кирпичами. Таким образом, интерпретация данных амплитуды на одной частоте (или постоянной частоте) в реальных случаях будет неоднозначной.

На рис. 11 показаны спектры удельного сопротивления трех разных кирпичей, преобразованные в диаграммы Аргана. На диаграмме Аргана действительная и мнимая части удельного сопротивления нанесены друг против друга. Здесь можно легко увидеть различные типы спектрального поведения. Все кривые показывают разные формы в низкочастотной и высокочастотной части. Резкий спад для высоких частот, возможно, связан с емкостной связью между кабелями и кирпичами. Более интересна низкочастотная часть. Между 0,09и 23 Гц менее 0,5 % изменения удельного сопротивления для газобетона, около 1 % для силикатного кирпича и около 3,5 % для глиняного кирпича. Кроме того, кривизна газобетона выше, чем у кирпича. Эти результаты показывают, что может быть шанс для разработки электрического неразрушающего метода исследования кладки, ее влажности и обнаружения определенных типов кирпича в оштукатуренных стенах. Аналогичные эффекты поляризации были обнаружены в древесине [9].

Рис. 11: Диаграмма Аргана измерений SIP для различных типов кирпича. Каждый кирпич имеет определенные спектральные характеристики.

5. Перспектива

Метод SIP оказался многообещающим инструментом для исследования грунтов и строительных материалов. Он предоставляет информацию о компонентах, структуре и влажности под поверхностью. Но по-прежнему существует высокая потребность в систематических исследованиях влияния различных физических (например, размера и формы пор) и химических (например, содержание солей) факторов на результаты.

ССЫЛКИ

1. Schickert, G., Henschen, J., Krause, M., Maierhofer, C., Weise, F., Wiggenhauser, H. & Borchardt, K.: ZfPBau-Kompendium, 1999. http://www.bam. .de/service/publikationen/zfp_kompendium/welcome.html
2. Ши, М., Чен, З. и Сунь, Дж.: Определение коэффициента диффузии хлоридов в бетоне с помощью импедансной спектроскопии переменного тока. Исследования цемента и бетона 29 (1999) 1111-1115
3. Knoedel, K., Krummel, H. & Lange G.: Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Deponien und Altlasten. Группа 3: Геофизика. Springer Verlag, Берлин, 1997.
4. Луо, Ю. и Чжан, Г.: Теория и применение спектрально-индуцированной поляризации. Геофизические монографии, SEG, Талса, 1998.

.

5. Пелтон, У. Х., Уорд, С. Х., Халлоф, П. Г., Силл, В. Р. и Нельсон, П. Х.: Различение минералов и устранение индуктивной связи с многочастотным IP, 1978. Геофизика 56, с. 941-950.
6. Buero fuer Geophysik Lorenz: Wiederholungsmessungen mit der Methode der Induzierten Polarization zur Erkundung von Bergbau- und Schlackehalden. Отчет Федеральному институту наук о Земле и природных ресурсов (BGR), Ганновер (неопубликованный), 1999.
7. Нидерляйтингер, Э., Гриссеманн, Гл. & Rammlmair, D.: Геофизические измерения SIP на отвалах шлака: новый способ получения информации о подповерхностных структурах и петрофизических параметрах. Материалы Конгресса ICAM, Геттинген, 2000.
8. Niederleithinger, E. & Weller, A.: SIP: Messung des komplexen elektrischen Widerstandes von Beton und Mauerwerk — Ansätze zu einer neuen Prüfmethode. Материалы конференции DGZfP, Веймар, 2002 г. http://www.ndt.net/article/dgzfp02/papers/v47/v47.htm
9. Тьерри Б., Веллер А., Шлейфер Н., Вестфаль Т.: Эффекты поляризации древесины. Протоколы 7-го совещания EEGS-ES, Бирмингем, 2001 г.