地下岩层裂隙的几种勘察研究方法

本文介绍了地下岩层裂隙的4种勘察研究方法:钻孔岩芯法、超声成像法、钻孔电视法、钻孔流量测井法。经过多项工程实践,我们认为超声成像法对钻孔孔壁扫描获得裂隙产状、开度等参数是研究地下岩层裂隙的有效方法。钻孔流量测井法也可研究裂隙,计算裂隙开度。     

裂隙、离层及冒落带的声波成像识别方法

煤层采空形成的冒落带，裂隙带和沉降变形情况的查明对灾害防治及土地利用是非常重要的，在勘察钻孔中进行声波扫描成像测井能提供清晰直观的图像资料，给工程地质的评价分析提供了可靠的依据。     

最可靠的非开挖地下岩体结构勘察方法——高精度超声波钻孔成像

主要通过超声成像测井在长江某穿越工程区勘察工程中的应用研究,类比常规勘察技术和其他钻孔成像技术,并结合超声测井在国内其他方面的案例,剖析新一代超声测井仪的优势所在：如在基岩风化带的描述、岩石质量指标RQD分析,特别是地下岩体裂隙、节理等地质结构信息的精确揭露上,具备其他勘察手段无法比拟的优势,可以提供大量有效可视的钻孔岩体定量数据,为工程设计的定量化分析提供了详细的数据资料。可以说在揭露地下岩体结构方面,高精度超声测井是目前为止最为有效可靠的手段。     

CS404小口径超声成像测井探管研制

介绍了由核工业北京地质研究院自主研制的一型可用于铀矿勘查和开采领域的CS404小口径超声成像测井探管,其直径Φ40 mm、换能器工作频率为1.2 MHz、方位精度±1°、单圈成像扫描点数为180点、测井速度2 m/min时纵向分辨率为6.67 mm。在探管研制实现的基础上,进行了该型探管与QL40探管在室内模型和相山铀矿田CUSD1科学钻孔的对比测量试验,结果表明:CS404小口径超声成像测井探管声幅成像与时差成像对比明显、成像效果清晰,系统实现性能指标及成像结果均达到国外先进进口设备水平,能够为铀矿勘查和开采中的裂隙、破碎带识别以及产状提取提供一种全新的技术手段。     

测井方法在观测采空区上覆岩层导水裂隙带发育高度中的应用

新安矿区主采煤层上部至小浪底库区水体之间地层主要以砂岩、泥岩和砂质泥岩互层为主,厚度90~210m。为研究该矿开采状态下上覆岩层破坏程度和导水裂隙发育高度,在井下3个不同采厚的工作面上布置了7个地面钻孔,采用声波扫描成像测井及其它测井参数对采前、采后上覆岩层进行动态观测。以K3钻孔为例,介绍了超声波扫描成像测井的原理及辨别井孔中裂缝发育程度的方法。K3孔在第一次测量时,井深217～218m处明显存在裂隙,但在第二次测量后该裂隙呈现出闭合反应,证实煤层开采放顶后上部岩石下沉使得原有裂隙闭合;同时发现自194m以上因煤层采空放顶后发育有高度为69.10m的裂隙带。根据新安煤矿K2、K3、K5、K6、K7号孔超声波扫描成像及其它常规测井的地质解释成果可见,该矿导水裂隙带的发育高度随着推进距离和采厚增大而增大,但新安矿区软硬互层上覆岩层的地质构造可有效抑制导水裂隙带的发育程度。     

基于超声波合成孔径技术的钻孔成像方法

随着地下空间开发的深入,钻孔岩壁上特殊区域的重视程度越来越高,为了克服传统超声波钻孔成像技术分辨率低的不足,提出一种基于超声波合成孔径技术的钻孔成像方法,提高钻孔图像的分辨率和图像质量。采用高分辨率的合成孔径SAFT成像技术综合处理大量的断面扫描回波信号,达到增强反射信号和抑制干扰信号的目的,使对应的岩壁特征区域回波更加突显,在该基础上提取出扫描断面回波信号的声幅和声时参数。综合声幅和声速参数的特征,提出了基于相关性的超声波钻孔图像重建原则,选择合适的成像数据点,在叠加不同深度的探测数据后形成了关注区域更加明显的钻孔重建图像。将该方法应用到了实际工程中,验证了该方法的可行性和准确性。     

3D定向钻孔雷达系统及应用

3D 定向钻孔雷达系统能够对钻孔四周进行高精度三维成像,在单个钻孔中即可完成目标体距离、方位的探测,相对2D钻孔雷达具有探测精度高、速度快、深度大的优点.笔者对3D 定向钻孔雷达系统的工作和成像原理、技术规格进行了详细说明,并结合现场数据说明了其实际应用效果.     

声波检测在煤矿采空区灌浆质量效果中的应用

煤矿采空区常常破坏其上覆岩土层的稳定性,使其产生变形,直至崩塌、塌陷、地裂等,对上方建筑物造成危害。为加固岩土层的稳定,常采用钻孔灌浆法,封堵采空区及岩土层裂隙。笔者介绍了超声波检测钻孔灌浆质量的方法原理并做了测试效果分析。     

基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法

复杂地质环境下采用简化的几何体代替真实形态的隐伏溶洞进行数值分析,往往难以反映真实的工程特性,自然形成的溶洞形态在几何方面无明显规律性,导致溶洞形态特征的定量化表征问题一直未被很好的解决,为此,针对复杂地质环境下钻孔围岩隐伏溶洞轮廓的几何形态特征定量化研究中缺少系统性研究问题,提出了基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法。首先,在利用钻孔定向声波扫描技术获取基础数据的基础上,构建同一钻孔中不同隐伏溶洞的轮廓坐标化准则。随后,在钻孔围岩隐伏溶洞定量表征方面,分别提出了隐伏溶洞水平方向结构表征方法与垂直方向结构表征方法,实现了隐伏溶洞的全方位定量化表征;在钻孔围岩隐伏溶洞统计分析方面,提出了水平全方位占比指数、远离占比指数和深度占比指数,能够从钻孔角度来统计分析钻孔不同深度、周围不同位置的隐伏溶洞情况。最后,结合实际工程案例进行了综合分析,并与其他方法进行了对比验证,证明了提出的方法能够为岩溶地区地质工程中工程勘察和数值模拟提供更多的定量化数据,是溶洞地区的开发与资源利用技术中的一种全新定量化分析方法,具有广阔的应用前景。     

钻孔成像中结构面自动判读技术研究

通过钻孔数字成像系统得到地质钻孔的孔壁数字图像并研判地下地质结构是一种重要的地质勘查手段。对钻孔成像中的结构面信息的判读通常是由人工完成的,不同的人判读结果可能存在差异。钻孔成像自动辨识结构面系统首先对图像进行RGB(red红,green绿,blue蓝)到HSV(hue色相,saturation饱和度,value明度)颜色空间的转换,使得结构面信息突出显示出来,以利于图像的结构面提取;再对转换后的S分量进行图像滤波及增强等预处理,然后对图像进行分割,对分割后的图像进行数学形态学中的二值图像边缘提取和细化处理,快速分离出结构面信息,对结构面边缘进行有效的提取;最后采用正弦曲线的Hough变换对图像边缘点进行识别,可得到钻孔结构面的产状和厚度参数。以实际钻孔数字图像为例,经过钻孔成像自动辨识结构面系统提取了其中的4个结构面的空间参数,与人工判读结果比较,自动辨识得到的参数更精确,结果具有唯一性。     

层析成像技术在核反应堆地基勘察中的应用

利用电磁波井间层析成像(CT)技术,查明核反应堆基岩裂隙、裂隙密集带和强-中等风化带的分布。研究同一钻孔不同特定方向剖面某些裂隙或裂隙密集带对电磁波吸收系数的变化特征,可以推测基岩裂隙带分布的优势方向。     

超声波无损探伤检测在现代出土石质文物保护中的应用

以超声波法对保护和复原近日在北京出土的乾隆御碑所做的无损探伤试验为例,介绍了用超声波定量检测石质文物内部裂纹缺陷及其风化程度的一种新的方法.对于不同年代的石质文物(如石佛像雕、石碑、石柱等),采用该方法不但能够探测其内部裂隙的走向和发育程度,而且能根据声波的特征判断其风化程度和强度,为文物的保护和复原提供可靠的资料.      

现代动测技术检测灌注桩完整性的几个问题

对反射波法检测灌注桩桩身完整性中的常见问题如二次浇灌面、地下水径流、嵌岩桩持力层等进行了实例分析 ,为今后的验桩工作提供借鉴     

声波CT在基桩检测及桩基勘测中的应用

从实践的角度介绍声波层析成像的原理、数据采集与处理方法。为保证反演精度,提高原始数据质量,特别强调慎重选择震源、记录仪器、传感器,以及合理选择采集参数与成像参数,并通过实例介绍声波CT在基桩检测及桩基础勘测中的应用。     

横波测井技术在海洋工程中的应用

单孔波速测试的传统做法是在地面激振,在孔中接收,但该方法测试深度受限,测试精度较低,且对于海上钻孔来说,根本无法实现激振,故对于海洋工程钻孔的波速测试,则需要新技术来实现横波波速的获取。笔者介绍的悬挂式波速测井法将震源和检波器同时放入井孔中,摆脱了笨重的地面敲击震源,实现了波速测井设备的轻便化,由相距1 m的两个检波器接收S波的传播信号,为一发双收装置,利用传感器接收到震源传来的S波信号到达时间(初至)差,来确定钻孔所在处地层波速的一种新技术。该方法在南堡油田平台场址调查中发挥了重要作用,对120 m深的钻孔进行了横波测井,取得了良好的测试成果,为该工程项目提供了准确的剪切波速,为划分该场址的场地土类别发挥了重要作用。     

论基桩完整性检测技术

阐述桩的分类,产生缺陷的多重因素及完整性检测的必要性。论述一维杆件中反射波理论依据。激振及接收传感器是检测技术的关键;说明了反射波信号的频率解释和瞬态机械阻抗法的一致性并均以工程实例加以佐证。文中还论述了声波透射法检测基桩完整性的理论及依据,检测的判据,还给出了检测实例。介绍最新声CT技术及检测成果。     

垦71区块井间地震资料处理研究与应用

由于避开了地表低降速带和风化层的影响,井间地震能够采集到高频地震信号,经过资料处理可以得到较高分辨率的速度和上行反射波成像剖面。2004～2005年,胜利油田在垦71 区块实施了8对井间地震资料采集。针对原始资料特点,研究了以层析成像、管波衰减、VSP-CDP技术和有限角度叠加成像等关键处理技术,较好地完成了该区块的井间地震资料处理。初步分析解释表明,井间地震可以识别低序级断层、小幅度构造和薄储层。