长江大学 湖北 武汉 430100
摘要：土壤电阻率是土壤腐蚀性的重要因素，也是阳极地床工程计算中一个常用的参数，直接影响接地电阻的大小。为了合理设计阳极地床，在工程上一般通过测得接地体接地电阻后，再按公式计算土壤电阻率。如果地层结构不均匀，土壤电阻率可能由于存在接地电阻的影响造成很大误差，导致阳极地床的尺寸和埋设方式发生较大变化。本文在原有测量方法上进行探究，以期达到提供详细的土壤分层情况，确保准确、合理地设置阳极地床。
关键字：阳极地床；土壤电阻率；测量
1前言
目前，长输管道一般采用外加电流阴极保护，具有可靠性高、寿命长、输出电压电流可调及维护保养简便等特点[1]。外加电流阴极保护系统的重要组成部分-辅助阳极地床，分为浅埋型和深井型[2]。浅埋型阳极地床具有施工简单，维护方便，造价低等优点，但受地表土壤电阻率影响大，征地困难，对邻近埋地金属构筑物有干扰。深井型阳极地床一般将阳极埋设在地表15m以下，其接地电阻稳定，不易遭到破坏，占地面积小，对邻近金属构筑物干扰较小，但造价高，不便维护。
在土地资源越发紧张的形势下，深井型阳极地床得到了越来越多的应用。其设计和施工一般是参考当地的土壤电阻率，普遍存在一定误差。一是设计所取的土壤电阻率并不能真实反映实际深度层的土壤电阻率情况，导致施工时的接地电阻与实际不符，进而影响阴保系统正常运行。二是对于结构不均匀地层，将会导致施工成本、安全风险增加以及工期延长。为准确掌握土壤电阻率在不同深度的分布情况，保证接地装置稳定、可靠运行，本文对土壤电阻率测量提出了一种新方法。
2日常测量方法简介
一般在管道土壤电阻率的测量方法中，使用等间距法测量，探针间距为测量深度 a，再使用计算公式进行a米范围内的土壤电阻率计算。下图为使用ZC-8测量土壤电阻率示意图：
土壤电阻率计算式：
（式1）
ρ-测量点从地表至深度a土层的平均土壤电阻率，Ω•m；
a-相邻两电极之间的距离，m；
R-接地电阻仪示值，Ω。
3日常方法测量的误差
这种测量方法只能测量0米至a米的综合电阻值（土壤电阻率），计算的数值比较单一，不能详细评价不同深度层的土壤电阻率，在长输管道施工征地成本越来越高的今天，深井式阳极应用越来越广，前期的地质勘探工作越来越重要，土壤电阻率的测算准确度直接关系到最终深井阳极的施工是否成功，以下方法为在上述测量方法的延伸，使用简单的测量设备，可提供更详细的地底土壤分层情况。
4测量方法的改进
4.1工具准备
1）ZC-8接地电阻测量仪。
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2）导线，最长导线要求长于最终深度的2倍，一般取100米。
3）便携式计算器。
4）卷尺。
4.2测量方法
1）测量a=1米时的电阻值R1；
2）测量a=2米时的电阻值R2；
3）依次类推，a=需要深度时的电阻值Rn。
4.3计算方法
4.3.1计算分层电阻
1）1米范围内的土壤层电阻值R1,1，R1,1=R1；
2）1米至2米范围内的土壤层电阻值R1,2，根据欧姆定律，R1,1与R1,2的并联电阻即为R2，如下公式：
（式2）
可以推算1米至2米范围内土壤层电阻为R1,2为下式：
（式3）
3）依次类推，n-1米至n米范围内的土壤层电阻值为Rn-1,n，根据欧姆定律，a=n米时的综合电阻值为Rn，Rn-1与Rn-1,n的并联值即为Rn，计算公式如下：
（式4）
可以推算n-1米至n米范围内的土壤层电阻值Rn-1,n为下式：
（式5）
4.3.2计算各分层土壤电阻率
按照下式进行各层土壤电阻率的计算
式中，R为土壤分层电阻，即Rn,n-1
4.3.3土壤电阻率统计
可通过现场实测，列表得出不同深度区间土壤的电阻情况，计算其平均土壤电阻率，通过详细数据分析，判断该区域内土壤电阻率分步情况，找出低电阻率区间，指导现场安装施工。
结语
本文介绍的对于土壤分层电阻率的测量方法，具有以下两个突出特点：一是较日常使用ZC-8的测量方法要繁琐，但可以准确测量和计算每1米的数值，数据更为丰富，准确度更高，为阳极地床设计、后续施工提供更为精确的数据支持，确保阳极地床处于较低接地电阻环境中，保证阴极保护系统长期、稳定运行，大大减少日后维护成本和运行风险。二是比对现场使用小孔径钻孔机械钻探，进行成井后土壤电阻率分层测试，此种测试方法劳动强度更低、费用更少，操作性更强，在长输油气管道阳极地床设计、施工中具有一定推广、使用价值。
参考文献
[1]胡士信，阴极保护工程手册，化学工业出版社，1999，P175-189。
[2]GB/T21448-2008，埋地钢质管道阴极保护技术规范，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局/中国国家标准化管理委员会发布，中国标准出版社，2008，P6。
论文作者:徐桥松
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/13
标签：电阻率论文; 土壤论文; 阳极论文; 电阻论文; 测量论文; 范围内论文; 测量方法论文; 《防护工程》2018年第7期论文;