基于分布式光纤温度示踪探测裂隙岩体地下水渗流特征

认识深部裂隙岩体中的地下水渗流特征(流速、渗流路径等),是深部地质工程开发建设的重要前提。近年来,分布式光纤测温技术作为识别深部裂隙岩体地下水渗流特征的有效方法,在国外开展了大量的研究,但在国内鲜少见在实际场地开展的相关工作。本研究以我国首个地下实验室场址甘肃北山新场花岗岩岩体中的两个钻孔(BSQ02及BSQ03)为试验对象,开展基于分布式光纤测温(Fiber-Optic Distributed Temperature Sensing,FO-DTS)的现场温度-水力试验,实现了对钻孔地下水温度的高精度、连续性观测。通过分析现场试验获取的钻孔温度-深度剖面随时间的变化,推断BSQ02在试验过程中存在外源地下水的流入,然后结合钻孔柱状图对钻孔中的入流导水裂隙进行了定位;基于现场观测数据建立了钻孔的渗流-传热耦合数值模型,反演估算出钻孔中地下水平均流速为0.01 m·s-1,通过裂隙流入地下水温度小于钻孔中原地下水温度,两者之间的温度差为0.7 ℃,通过裂隙流入的地下水流速为1×10-5 m·s-1,获取了地下水的渗流特征。该项工作可为基于分布式光纤测温技术的裂隙介质地下水渗流规律研究提供借鉴与指导。     

分布式光纤测温技术在黑河中游地表水与地下水转换研究中的应用

本研究首次应用分布式光纤测温技术,监测张掖市临泽县平川段的黑河河床表面温度与河水温度,确定了该时段黑河中游湿地临泽平川段的地表水地下水转换情况。分布式光纤测温系统温度分辨率为0.01℃,采样间距为0.25m,时间间隔为4min。通过对全长550m的河床表面温度与河水温度连续监测,分析该区段温度场动态,发现试验区河段河流受地下水补给,有地下水溢出带。通过河床表面温度与河水温度、环境温度的对比,清楚反映了该河段温度异常带的分布与变化规律,明确了地下水溢出带的位置与地下水溢出强度。     

黄花井田简易测温曲线应用

本文介绍了利用井田内近似稳态测温钻孔井底点地温恢复曲线和简易测温钻孔中第二次测量的井底点扰动地温,推算简易测温钻孔井底点原始地温而获得钻孔地温梯度的方法,使井田内无中性点的简易测温钻孔也推算出厂地温梯度值,从而达到利用各测温钻孔的地温梯度值和煤层底板深度值得出煤层黄花井田2煤层底板温度值的目的。     

简易测温曲线的近似稳态校正方法——以LYL井田为例

以LYL井田为例,通过收集邻区地温资料及气象资料,结合井田勘探阶段中的简易测温、近似稳态测温,确定井田内恒温带及中性点的参数。首先应用3个钻孔的近似稳态测温建立区内井温恢复曲线模型,之后利用已建立的模型对不同类型的简易测温钻孔对井底温度进行校正,最后通过恒温点、中性点、校正后的井底恢复温度得出简易测温校正曲线的拟合方程,根据方程对所有简易测温钻孔测温结果进行校正,计算出所有钻孔的煤层底板地温及地温梯度,从而为研究井田内地温分布规律提供第一手资料。      

多种测温方法在青海共和干热岩GR1井中的应用

干热岩钻孔温度是干热岩型地热资源评价的重要指标,目前大多数地勘工作的温度测量仪工作温度大都在180 ℃以下,然而随着干热岩钻孔深度和温度的增加,受钻孔内高温、高压的影响,出现超出仪器测温范围或测温数值不准确的情况。为此,本文利用青海共和干热岩GR1井采用BZM电子多点测温仪、MTCHT-H型测温仪以及多组温度计的方式进行了多种方法的单点测温,同时结合SKD-3000B井车测温、GRY-1型钻孔轨迹测量仪等多点连续测温方式进行对比分析。结果表明,单点测温结果更接近真实地层温度,但单点测温效率低,精度差;GRY-1型钻孔轨迹测温仪因隔热装置隔绝,温度传导效率较慢,测温结果偏低。需要进一步开发准确、有效、经济的高温井下温度测量仪器或方法。     

基于2m测温法的地热异常区探测及地温预测

地热异常区的探测对于地热能开发利用至关重要。利用2 m测温法和相关仪器对厦门东山某热泉地区进行实地探测,获取1~2m深度地层温度和导热系数数据,绘制研究区2m深度温度等值线图和浅层热流密度分布云图,圈定地热异常区。运用一维稳态热传导模型对研究区20 m深度地温进行反演,并与研究区20m深度实测温度进行对比分析。结果表明,2m测温法对地热异常区探测效果明显,一维稳态热传导模型对于20m深度地温的预测结果与实测结果较为一致。该方法可以作为地热探测初期的有效手段。     

测温法在基岩山区找水工作中的应用

常温下同一地区的地面水和地下水存在着一定的温度差异，这两种水体之间的渗透补给会吏这种温差产生变化，本文提出了的测温法就是基于这一变化特点，通过对山区河流水温的测量，推算出地下水向山区河流的排泄量，从而达到寻找地下水源，定量评估地下水量的目的。     

新郑矿区钻孔地温特征及其受控机制

地温是影响煤炭开采的重要地质因素之一。通过对新郑矿区911钻孔稳态测温及理论分析表明,911孔位于新郑矿区主体构造滹沱背斜的轴部,具有高热流、高梯度的温度分布特征。钻孔的温度分布主要受构造起伏的影响和地下水垂向对流的控制双重作用。矿区构造起伏使来自地壳深部的热流重新分配并向背斜轴部集中,从而导致911孔出现高热流高梯度的温度特征;地下水的垂直对流运动使钻孔的温度分布进一步产生差异性。      

钻孔简易测温的校正

目前,在煤田地质勘探中的地温测量分简易测温和近似稳态测温两种。所谓简易测温是指钻进结束后,测井前后各进行一次的地温测量,两次测温时间间隔一般超过10个小时;近似稳态测温是指简易测温结束之后,按12、12、24、24小时的时间间隔进行测温,以求得岩、煤层的近似稳定原始温度及温度恢复变化规律。      

基于温度信息的地表-地下水交互机制研究进展

地表水和地下水在质和量上的交互规律已经成为水文学及水文地质学领域的研究热点之一。由于地表水和地下水存在温度差异,加之温度测量相对简单易行,因此温度信息越来越多地被应用到地表水-地下水交互机制的研究中。不同的温度测量技术有着各自不同的适用范围,点式测温和分布式测温技术相对简易可靠,适用于小尺度的温度测量,而航空和航天遥感测温技术适用于大尺度的温度测量,测量成本也相对较高。温度信息既可以定性刻画地表水和地下水交互的空间和时间分布规律,也可定量分析地表水-地下水的交互强度,还可以结合水位、流量等传统水文观测数据,为地表水-地下水耦合模型的校正提供独立于模型的校正信息。温度测量技术的改进和地表水-地下水交互理论的发展是未来研究的难点、重点。大量研究表明,随着地表水-地下水交互研究的深入和耦合模型仿真能力的提高,温度信息将成为地表水-地下水交互研究中的重要数据来源之一。     

水氦测量在漳州地热田中的应用效果

本文对水氦测量若干理论问题和几个关键性的技术问题及其在地热田中的应用效果,作了较深入的论述。认为漳州地热田地热远景可观。     

地下水垂直运动的地温场效应与实例剖析

本文讨论了在兼有传导和垂直对流两种传热作用下,一维稳态温度场所具有的特征和利用钻孔温度测量结果判别地下水对流存在与否及定量评定地下水活动对地温场影响的方法。以新郑矿区热异常区的一热水孔为例进行剖析,检验了方法的有效性。这一实例提供了确定新郑地热异常成因的重要基础。     

地热田温度的预测方法

在利用电阻率参数进行地热田勘查时,将电阻率参数转换为温度参数后形成的温度断面图能够更直观地显示地下温度场的分布情况;当勘查剖面有已知地热钻孔时,能够利用已知钻孔温度预测地下温度场的温度分布,这对判定热储构造分布、确定钻孔位置十分有利.温度计算时,地层电阻率初值的计算和勘查方法有关,选择正确的电阻率初值计算方法对温度计算...     

构造应力场研究与实践

由李四光教授开创的构造应力场研究自20世纪20年代至今已经历70多年。回顾其研究过程,展望未来发展,可以分为两个研究时期:①开创研究时期(1926-1966).主要运用构造形迹力学性质及组合规律分析推断构造应力状态,重点研究构造体系及其典型构造型式的构造应力场。②实测研究时期(1966-).最初通过实测地应力、地形变、断层位移以及现今构造活动的各种相关资料,配合模拟实验研究现今构造应力场;尔后对地质时期古构造应力场进行研究,主要采用应力、应变矿物进行应力状态定量或半定量分析,并配合模拟实验进行研究。实测研究时期可分为3个研究阶段:实测平面构造应力场研究阶段。主要以进行平面构造应力场研究为主;实测三维构造应力场研究阶段。以三维构造应力场研究为主并对构造应力场学科进行研究总结;深部构造应力场研究阶段。未来将会开展对地壳整体及地壳深部进行全面的构造应力场研究。构造应力场研究对认识地壳运动问题具有深远意义,在地质找矿、地质环境与灾害、工程建设中均可发挥积极的作用。      

多圈管冻结温度场特征分析及工程应用

多圈管冻结工法已在深厚地层井筒掘砌中广泛应用,但对多圈管冻结温度场需进一步深入研究。以某冻结井筒为原型,对关键层位开展冻结管无偏斜条件下的冻结温度场模型试验、进行冻结管偏斜条件下的温度场数值计算,同时利用温度场信息可视化软件对现场实测结果进行分析。将三种测试手段获得的结果进行比较,得出冻结管偏斜对冻结壁有效厚度影响较小,但对冻结壁平均温度、冻结壁交圈时间影响都很大,且容易在冻结壁内部产生密闭未冻承压水仓,造成冻胀力聚集,对冻结壁整体稳定性及井筒开挖不利。其结果可为多圈管冻结法凿井设计与施工提供参考。     

坝基集中渗漏通道的温度场反分析与试验研究

渗漏是严重影响堤坝安全的主要形式,确定渗漏通道的位置是进行堤坝渗漏整治的前提和基础。温度场探测堤坝渗漏的研究是其中一种较便捷的方法,但是在理论上还需要进一步完善。在库水和地下水存在着温度差异的基础上,考虑堤坝发生集中渗漏后,渗漏通道中的地下水与周围土体进行热量交换,造成渗流通道附近地层温度发生改变,建立起温度场对渗漏通道的反演模型。在前人研究的基础上,考虑地温梯度的影响,可以建立有集中渗漏通道影响下的二维热传导方程,进而以现场测井的温度数据作为边界条件,对泛定方程进行求解,最终得到渗漏通道的位置。计算结果和实测结果的对比表明,通过温度场反推渗漏通道参数的方法是可行的。     

西藏羊八井热田的碱金属元素研究

本文研究了西藏羊八井高温地热田及毗邻90km²范围内土壤中碱金属元素的地球化学特征,结果表明,碱金属元素锂、铷和铯可以作为一组新的地球化学指标用于热田勘查,圈定热田范围,其作用与已提出的汞、砷、锑和铋地球化学指标相类似。文章对碱金属元素在地热系统中的分布及地球化学行为、异常形成原因进行了初步的讨论。相关分析表明,这些地球化学指标有密切的相关关系,反映了具有共同成因。利用热水中的钠、钾元素作为地热温标对羊八井热田地下热水的温度进行了估算。     

荒沟蓄能电站地下厂房地应力状态与工程稳定性研究

为了解黑龙江荒沟抽水蓄能电站地下厂房区应力状态 ,在探洞内布置了 4个地应力测点 ,利用空芯包体应力计进行地应力测量。测量结果表明 :最大主应力近于水平 ,最大主应力量值为 9.6MPa ,最大主应力方向为N78°W。根据实测结果对该区应力作用特征进行了分析 ,测量结果与现今区域构造应力场相吻合。在地应力实测和岩石力学性质试验基础上 ,对地下厂房周边应力状态进行了有限元分析 ,为地下厂房轴线的选择提出了建设性意见。     

漳州地热田基岩裂隙水系统温度分布特征

为研究漳州地热田基岩裂隙水系统温度分布特征,建立了新的三维基岩裂隙水系统概念模型,并利用Fluent软件求解模型。结果表明:基岩裂隙热水温度场受到断裂区的强烈控制,在北东—南西向断裂中,强烈对流形成的高温热柱刺穿了基岩顶部形成热田高温中心;基岩热流在断裂区中部高温区达到最大,在北东—南西方向上最大值为343.02mW/m2,在北西—南东方向最大值为368.72mW/m2,并向边缘逐渐降低;第四系孔隙水的存在和运动使得地表热流的最大值和局部值降低。未来漳州热田应加强深部温度的测量研究。     

Analysis on variation characteristics of geothermal response in Liaoning Province

Due to energy shortage and increasing environmental awareness, resources in shallow underground space have been rapidly exploited and utilized. So that studying variation characteristics of geothermal response in gneiss is necessary for effective and rational use of underground heat. Based on field test of thermal response in gneiss under hydrogeological survey project carried out in shallow geothermal energy development zone in Liaoning Province, this thesis analyzes mathematical statistics of geothermal response characteristics in main gneiss of Laoning Province. The initial formation temperature ranges from 10.80℃ to 15.80℃ according to field test. The statistical results show that in the condition of natural water content, the average thermal conductivity of Quaternary loose rocks comes as clay silty silty fine sand medium sand coarse sand gravelly sand. This order is consistent with thermal conductivity characteristics of gneiss obtained in the laboratory. Formation temperature recovery in different strata follows as granite medium sand clay. This order is opposite to the absolute value of temperature recovery curve slope of corresponding lithology, which shows that the stratum with higher temperature recovery rate has lower temperature recovery curve slope.