探地雷达探测地下管线的研究

在大量的城市地下施工过程中,地下管线的保护越来越受到重视,掌握施工区地下管线的敷设又是确保地下管线安全的前提。本文结合工程实例介绍了探地雷达的基本原理以及资料处理方法,并分析了探地雷达在探测管线分布中的应用效果。     

复杂条件下的地下管线探测模拟

近间距、非金属地下管线的探测是当今管线探测的两大难题,再加上复杂的层状介质及干扰因素的影响,使得管线探测的难度增加,雷达剖面上目标体异常的判断比较困难。为了定位目标管线,提高解释的精度,针对两大探测难题及干扰因素,运用探地雷达模拟软件GprMax,结合Matlab语言建立复杂层状条件下的管线模型进行模拟研究。模拟结果表明:250 MHz天线频率下埋深1 m的管线横向分辨率为50 cm,金属管线和非金属管线的雷达反射波图像不同,可根据非金属管线的雷达剖面图像判断出管线充填物质和管径大小。模拟结果对实际复杂地下管线探测可起到指导作用。     

探地雷达探测地下管线的能力

这是作者摘编的有关探地雷达探测管线的一些资料.通过细致的实验,从中分析管线的粗细、材质、充填物、缺损情况及天线频率、噪音等对雷达图像的影响,对今后开展城市管线探地雷达调查工作会有所帮助.     

探测管线的倾斜压线法和垂直压线法

通过分析发射线圈与管线间耦合（感应激发方向）的几个特点,提出管线探测的倾压线法和垂直压线法。通过实例说明,倾斜压线法适用于近间距的并行管线,但近于上下并行的不适用;垂直压线法适用于上下并行的管线。当两线间距较小时,用垂直压线法无效,而用倾斜压线法就可探测到明显的目标管导演。在实践中,两种方法灵活运用,即可取得较好的应用效果。     

地表起伏对地下管线GPR探测的影响

地下管线是城市的重要设施,承担着能源输送、信息传递等功能,为城市生活提供了便利和保障。探地雷达(ground penetrating radar, GPR)作为一种高分辨率、高精度、非开挖、非破坏性的探测技术,在管线测量中具有巨大的优势。然而地表地形复杂,多有起伏,对于GPR探测地下管线有很大的影响。因此,本文采用有限单元法对地下管线探测进行了数值模拟,该方法可以与非结构网格结合,更好地拟合地表起伏地形;此外,介绍了如何进行高度校正,将所得剖面数据与地形相吻合,更容易分析异常体特征。最后开展了两个数值实验,分析了起伏地表对于不同埋深、不同间距、不同材质及不同填充物管线探测的影响,为GPR数据解释提供理论基础。实验结果表明,因地表起伏原因,波形和反射波能量将发生畸变,并不能作为判断管线信息的唯一依据。因此,需进行高度校正,利用双曲线的顶点来判断管线的埋深、材质等信息。     

探地雷达和高密度电阻率法在围垦堤坝探测中的应用

基于抛石层与淤泥质黏土层存在较大电性差异,采用探地雷达和高密度电阻率综合法对某围垦堤坝抛石层进行探测,获得了抛石层的范围和 厚度。经钻探验证,探测结果与实际较吻合,表明利用探地雷达和高密度电阻率法可有效探测围垦堤坝抛石分布及厚度。     

浅基岩埋深条件下多年冻土的瞬变电磁法探测研究

瞬变电磁法（TEM）在青藏高原、东北等地区的多年冻土调查中取得了较好的应用效果,但局限于松散沉积层较厚情形,在基岩埋深较浅条件下探测多年冻土基本处于空白。兰州马衔山多年冻土具有分布范围小、温度高、基岩埋深浅的特点,是应用TEM探测浅基岩埋藏条件下多年冻土分布的理想地区。以马衔山多年冻土为主要研究对象,以季节冻土为对照研究了瞬变电磁响应特征,结合区域构造特征、地层露头、钻孔岩心、地温监测数据等信息,论证并探讨了TEM应用于浅基岩埋深时对多年冻土的探测效果。结果表明：马衔山多年冻土分布受构造断裂形成的低阻带控制,下部为负温岩层,实际分布面积为0.11 km²;TEM应用于浅基岩埋深的多年冻土勘探时更多的对地下岩层做出响应,可结合地质、地貌、水文、植被等信息,利用多年冻土的特点和电阻率的变化情况来判断多年冻土的分布范围;当基岩埋深特别浅时可以与探地雷达、钻孔等其他手段联合反演,从而准确地识别多年冻土与下伏基岩。     

中心回线瞬变电磁法在煤矿采空塌陷区的探测应用

白山市杨树林煤矿附近的采空塌陷区,已对南侧铁路的正常运行构成危害,需对其进行治理,为此选用瞬变电磁法探测该采空塌陷区的范围。根据该区的施工条件,在充分实验的基础上,确定采用中心回线装置进行探测,其施工参数为发射回线边长50m;接收回线边长5m、20匝、接收线框面积500m^2;供电电流50A,采样率为4μs。共布设测线3条,其中2条平行铁路,线距25、点距10m;一条垂直铁路,点距25m。依据其1线、2线及3线TEM等视电阻率剖面图的低阻异常,判定该采空塌陷区在2线的在590～710m及3线的0～125m范围内。     

地铁车站洞桩法施工对地层和刚性接头管线的影响

洞桩法能够较好地控制地层变形和对周边既有建（构）筑物的影响,目前已成为北京地铁暗挖车站施工的主流工法。以北京地铁10号线黄庄站工程为背景,基于地表和管线沉降的实测数据,建立“隧道-管道-土体”的三维有限元计算模型,研究了洞桩法车站施工对地层的影响,并从沉降、变形和管-土相互作用等方面系统研究了施工对邻近刚性接头管道的影响。研究结果表明,洞桩法车站施工中导洞和扣拱施工是关键工序,这两个工序引起的地表沉降占总沉降的90%以上;刚性接头管道的沉降、变形及管道-土体差异沉降与管道和隧道相对位置关系密切相关,主要受其正下方土体开挖影响;管道变形由整个管体共同承担,地层位移使管道产生弯曲和轴向变形,建议采用应变作为管道变形控制标准。     

大直径孔硬岩钻进技术现状及发展

通过对国内外近年来在大直径孔硬岩钻进中主要采用的施工法、钻进设备和工艺的介绍及经济效益的分析对比，提出了在大直径硬岩钻进中应根据不同情况采用不同的钻进方法及多工艺施工，特别强调了“梅花点全套管施工法”在我国推广的技术经济意义。     

我国大陆科学钻探工程实施概况及其取心钻进技术体系

科学钻探是为包括构造运动、气候变迁、火山喷发、地震机理、陨星撞击等基础地学研究领域,提取地球深部信息、建立地下长期观测网络的科学工程。开展科学钻探,不仅将促进我国地学基础理论研究走向国际前沿,实现从地质大国向地质强国的转变,还具有拉动我国钻探工程整体进步,提高其技术、学术水平和国际地位的工程技术意义。在通过科学钻探获取的地下信息中,岩心是直接反映地球演变历史的实物资料,也是最为地质学家所重视的研究资料。我国自2001年启动大陆科学钻探工程以来,素以全过程连续钻取岩心和对岩心的高质量要求著称于世。本文概略介绍了我国已成功实施的4项大陆科学钻探工程,着重介绍了在工程中形成的,具有我国自主知识产权的科学钻探取心钻进技术体系：井底动力取心钻进系统、大口径长回次钻程取心钻进系统、极复杂地层原状取心钻进系统,以及各类岩心的无损出管方法,介绍了各钻进系统在工程应用中取得的主要成果。     

基于技术经济评价的取心钻进方法设计

提出了一种进行取心钻进设计的新方法,其特点是将技术经济学的思想引入钻探工程设计中,从而实现取心钻进方法的优选。该方法具有通用性,可用于任何钻探项目取心钻进方法的选择。在研究中,建立了评价取心钻进施工的技术经济评价指标体系;推导了钻进时间和成本的计算公式,并以一个5000m取心钻进项目的设计为例,对CCSD科钻一井的取心钻进方法进行了评价,证明由中国大陆科学钻探工程中心发明和研制成功的螺杆马达-液动锤-提钻取心法是一种高效、优质、低成本和安全的取心钻进方法。     

关于金刚石钻进工艺优化几个问题的研究

孕镶金刚石钻头钻进时,孔底所剩岩屑数量直接影响钻进是否处于正常状态,正确设计岩屑规程可以保证钻头正常钻进。计算和实验证明,冲洗液流在钻进过程确实产生空化气蚀现象,对钻头磨损有严重影响。设计各个通道过水面积相等的钻头,可以基本解决这个问题。应该保证供给的冲洗液量与机械钻速之比保持在合理的范围内。     

分步替水灌浆法在科学钻探西藏钻孔坍塌 地层中的应用

地层压力异常是指岩石孔隙流体的压力异常,存在异常压力的井段容易井塌.西藏罗布莎科学钻探孔处于雅江缝合带,异常压力层段多,地层复杂,深孔钻进过程中经常出现垮孔、钻孔失稳现象.采用常规孔内灌浆进行护壁封孔,成功率极低,主要表现为封孔水泥浆由于异常压力原因产生回顶现象而偏离目标孔段,造成灌浆失败.分步替水灌浆法则利用了孔内异常压力流体的平衡原理,把替水量分两步压入注浆管,防止了水泥浆液偏离目标孔段,灌浆效果好,有效解决了异常压力地层中的固孔护壁问题.论文研究总结了分步替水灌浆法的原理和工艺方法,并结合实际工程详细剖析了灌浆压力异常的原因、分步替水控制过程,提供了一种异常压力地层灌浆新的技术方法.     

跟管钻头钻进工艺在水电勘探中的研究与应用

就近几年水电工程勘探施工中遇到的问题进行了分析和研究。首先讨论了植物胶冲洗液的改性及应用;然后重点讨论了跟管钻头钻进工艺在大型滑坡体勘探、坝轴线穿江斜孔勘探及处理孔内埋钻事故等方面的广泛应用。此工艺的实际应用效果大大高于传统跟管工艺,不仅提高了钻探总体水平,还具有较好的应用和推广价值。     

电阻率测深法在云南省玉溪市抗旱找水定井中的应用

介绍了在云南玉溪抗旱找水定井的工作实例,在地质、水文地质调查工作的基础上,采用电阻率测深法在重点地段开展工作,在充分分析、研究含水层电性特征的基础上,对实测电阻率测深曲线进行对比解释,最后确定井位,通过所施工钻孔验证了物探推断成果符合实际,并且单井涌水量均大大超出当地所需水量,取得了良好的水文地质效果,得到了当地政府及群众的一致好评。同时,也为在高原地区基岩及“红层”找水积累了一定经验。     

全漏失深孔螺杆钻具失速的探讨及解决途径

分析了全漏失深孔中螺杆钻具失速的机理，提出在人上端加调压调环是解决问题的途径，对调压环进行了设计计算，并在实际中应用，有效地解决了深９００ｍ左右干孔条件下钻具失速的问题。     

直接评价法在油气集输管道内腐蚀评价中的应用

文章以某油田集输管道内腐蚀评价为例,说明了直接评价法能有效识别油气集输管道内腐蚀,而且还能对因受条件制约不能进行内检测的集输管道进行内腐蚀评价,同时还能在内腐蚀未发生之前进行内腐蚀预测并识别出管道内腐蚀的高风险段。