钻孔雷达探测地下裂缝

钻孔雷达是地质雷达的一种特殊模式,与通常的地质雷达比起来,有几个显著的特点。比如,利用钻孔接近地下的某个区域,天线可以相对接近所要测量的地质异常体或目标,从而导致在较深的范围对目标的精确测量。实验场地位于北京西部的一个石灰岩的小山上。该处有一组钻孔,并被大量的裂缝所切割。在这些钻孔中,进行了单孔反射测量和跨孔测量。测量的数据经过处理和解释表明,在该场地雷达的径向探测范围可达30 m,地下裂缝的分布可以形成清晰的图像。可以看到很多裂缝,它们距钻孔的距离及倾角都可以确定下来。在有些情况下,确定裂缝分布的方位是可能的。     

一种低频探地雷达天线屏蔽装置实验研究

低频探地雷达系统多配置无屏蔽天线,抗干扰能力差.针对中心频率15 MHz的低频探地雷达天线,以铁丝网作为屏蔽材料,设计制作了3种尺寸(长×宽×高分别为:12 m×12 m×5 m、11 m×11 m×5m、9.6 m×9.6 m×5 m)的屏蔽装置,对接收天线和发射天线分别进行了屏蔽干扰实验研究.结果表明:网孔为1 cm×1 cm,丝径t为0.15 cm铁丝网是制作屏蔽装置的有效材料;对接收天线单独进行电磁屏蔽时,三种尺寸的屏蔽装置均显示出较好的屏蔽效果,其中最佳尺寸为11 m×11 m×5 m;对发射天线单独进行电磁屏蔽时,只有11m×11m×5m尺寸的屏蔽装置最有效,另外两种尺寸的装置屏蔽效果相对较差;相对而言,给接收天线单独增加屏蔽装置要比单独给发射天线增加屏蔽装置好.实验结果为下一步研发实用化的低频探地雷达屏蔽装置打下了良好基础.     

探地雷达天线方向特性探讨

利用电磁波的传播特点,对元天线、对称振子及其天线阵辐射电磁波的方向性做进一步的探讨,并分析各因素对其辐射方向性的影响。     

钻孔雷达定向测量技术与应用

介绍了钻孔雷达定向测量技术的原理,结合实例说明资料解释方法及探测效果。     

钻孔地质雷达工作原理及应用

阐述了钻孔雷达的工作原理,介绍了单孔反射和跨孔层析成像2 种工作方式,并将其用于深部岩层岩性评价和地质异常体探测,效果显着     

金属矿钻孔雷达探测的数值模拟

为了研究钻孔雷达对金属矿的响应特征,利用时域有限差分法（FDTD）对钻孔雷达探测进行了数值模拟。通过对不同形态的金属矿体,包括等球状体、板状体和一个实际矿体的模拟,得到大量模拟结果。球状目标体在剖面上表现为双曲线形态,通过偏移处理可以精确确定目标体的位置。板状矿体被钻孔穿过时,直达波位置发生错动并变弱,反射同相轴向上下延伸;板状矿体未被钻孔穿过时,反射同相轴呈线状。对于实际矿体,不同的钻孔表现出不同的特征,结合左、中、右3个钻孔的探测结果可以判断出目标体的形态,并且可以判断出此目标矿体具有低阻、高介电常数的特性。     

钻孔雷达电磁波特性与桥梁地基工程评价研究

CT（层析成像）是一种有效的地球物理手段,具有信息量大,分辨率高等特点。通过电磁波特性和分析方法研究,利用钻孔雷达等工程物探设备,可以对建筑物、公路桥梁地基工程的地质情况进行探测,对地质构造与岩石特性进行研究。这里阐述了钻孔雷达的野外测量工作方法,对比试验和资料处理过程。在结合影响电磁波因素的采样试验后,得出了介电常数与孔隙度、含泥量的关系,并利用实测数据,对测量结果进行了综合解释,为该工程质量的检测提供了很好的依据。     

透地雷达天线和脉冲传播特性的野外试验

透地雷达测量的生产解释，不仅需要对地下介质中的电磁波发射，传播和散射有准确了解，而且还需要具备有关介质中不同靶体异常反射特性的精确知识，透地雷达响应和测量剖面图经常是根据由地下介质简化的理论模型中电磁波传播的数值模拟和理论估计以通过理想化的目标对比和几何条件来进行解释。另一方面，在可控制的试验条件下实行野外试验在验证透地雷达系统操作性能以及在实际地质构造中提供数值测量方面是有效的。在罗马大学“拉萨     

探地雷达自适应天线的数值仿真

探地雷达系统中的自适应天线采用长条形偶极子单元天线构成等效蝶形天线,通过接通和断开相应单元天线,改变天线自身的等效张角,使其能达到改变天线在土壤中覆盖区域的目的。采用有限积分法对该天线在分层土壤环境下的覆盖区域以及单一土壤环境下的阻抗匹配能力进行了数值仿真,仿真结果表明,该天线对不同大小和形状的目标物体具有自适应能力。     

钻孔雷达在高放废物处置库场址评价中的应用--以北山1号孔为例

在甘肃北山1号孔中使用钻孔雷达系统进行“单孔反射法”测量,首次获得深达500 m的钻孔雷达数据。采用频率100 MHz的天线在该孔中探测到22个岩石裂隙面,侧向探测半径达20m。北山1号孔钻孔雷达测试的实践表明:钻孔雷达测量是了解岩体内部裂隙延伸和岩体完整性的有效手段,对高放废物处置库场址评价有重要意义。     

钻孔雷达反射成像在岩溶发育场地探测中的应用

我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷达单孔反射信号的同相轴特征、反射波首波走时和反射波的衰减等特征,可判断钻孔周边未揭露溶洞和裂隙的分布,确定钻探揭露溶洞的水平方向直径以及岩石完整性,从而达到查明各种岩溶形态的规模、空间密度及其分布规律的目的,为工民建各项工程建设的设计和施工提供准确详尽的地质资料,确保工程的稳定性。      

基于钻孔雷达的透明工作面构建方法

煤岩界面的高精度探测是构建智能开采三维地质模型的关键难点。提出利用煤矿井下顺层孔实施单孔反射雷达,联合多孔探测结果构建区域煤岩界面地质模型实现透明工作面的方法。对单孔雷达数据,利用巷道波同相轴斜率计算煤层雷达波速度,采用空间约束偏移成像实现煤层顶/底板反射界面精准归位。形成3种匹配实际开采的透明工作面构建模式:回采前长钻孔模式、回采中短钻孔模式和联合模式。在山西某矿31004工作面对回采中短钻孔模式进行试验性应用,基于钻孔雷达构建的工作面地质模型与原始地质模型相比,局部信息刻画更精细,顶、底界面及煤厚与实际数据误差分别小于0.57、0.54、0.30 m。结果表明:钻孔雷达能高精度探测煤厚与顶、底界面,可实现透明工作面的构建。      

浅谈野外岩心地质编录工作

岩心地质编录是收集和观察研究岩心中所赋存的各种地质信息和地质现象的一项重要的基础性地质工作。本文根据具体实践经验，简要介绍了岩心地质编录工作的3个阶段以及贯穿于编录工作始终的取样工作。     

套管式地埋管换热器热短路及换热性能

套管式地埋管换热器是深层地源热泵系统常用的换热装置。基于流体流动换热方程,建立套管式地埋管换热器与周围岩体之间的传热模型。以第一个供暖季为例,分析内管导热系数和循环水流量对换热性能的影响,并引入换热器效能对热短路现象进行评估,研究结果显示：内管导热系数越大,热短路现象越显著;热短路使内外管中循环水温差降低,管内出现热堆积,导致换热器换热功率降低;套管式地埋管换热器的换热功率随循环水流量的增大逐渐增大;内外管之间存在热短路时,出口水温随循环水流量的增大先升高后降低,随着流量增大,换热器效能增大。研究成果可为深层地源热泵系统中地埋管换热器的设计提供借鉴。     

钻孔岩心剖面210Po测定及其找矿意义

在苗儿山地区已知花岗岩型铀矿床上的试验结果显示,在矿化规模较大、品位较高的钻孔岩心剖面上观察到了分布范围大大超过矿体,且强度较高的210Po异常。据此认为,在勘探最后阶段通过测定钻孔岩心的210Po可以判断钻孔深部以及周围是否还存在隐伏矿体,以指导进一步钻探。本技术有望用于花岗岩型铀矿床的勘查工作。     

地质雷达特征图像与典型地质现象的对应关系

地质雷达是浅层地质勘探的有效方法,其对断层破碎带、裂隙带、富水带、岩溶洞穴等不良地质灾害有明显的异常反映。地质雷达测量方式、测线布置及系统参数的选择,可根据测量环境以及探测目标体的大致走向、规模、物性等情况综合分析,做出合理选择。通过用地质雷达对多个工区进行工程勘查,从地质雷达图像的波形、频率、振幅、相位及电磁波能量吸收情况(或自动增益梯度)等细节特征的变化规律出发,建立了典型地质现象与地质雷达特征图像的对应关系,可以作为地质雷达图像解释的重要判据。     

松科二井早白垩世早期玄武安山岩的发现及地质意义

松科二井超深钻探获取了松辽盆地连续沉积-火山岩心,为系统研究中生代松辽盆地形成机制、揭示中国东北地区构造演化历史提供了极好的研究材料。本文对取自松科二井井深-6035~-6084m的玄武安山岩开展了系统的锆石U-Pb定年、全岩主微量元素和Sr-Nd同位素分析测试。研究结果表明,松科二井玄武安山岩隶属于火石岭组底部,其形成时代为早白垩世早期（141.6±1.4Ma）。玄武安山岩样品富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有弧岩浆的地球化学特征。这些样品显示了一定程度的轻重稀土元素分异（（La/Yb）_N=8.40~11.88）,具有轻微亏损的Sr-Nd同位素特征（（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.70496~0.70478,ε_Nd（t）=1.05~1.61）,表明它们很可能源自于岩石圈地幔。早白垩世时期中国东北地区主要受控于蒙古-鄂霍茨克洋的南向俯冲和东侧古太平洋俯冲过程,目前研究揭示了前者影响了同期的大兴安岭地区的火山活动,但其影响范围是否延伸至松辽盆地内部尚不清楚。古太平洋岩石圈开始俯冲后很可能诱发了松辽盆地西侧晚中生代火山岩的形成。早白垩世松辽盆地演化主要受蒙古-鄂霍茨克洋还是古太平洋板块的活动影响仍存在较多争议。松科二井玄武安山岩具有与板内玄武岩相近的Th/Hf比值（1.10~2.87）及Zr/Y比值（10.1~18.7）,表明它们具有板内岩浆的地球化学特征,且松科二井样品比同时代盆地西部的大兴安岭地区玄武岩具有更高的Nb/Ta比值,更高的Zr、Hf与Ti含量,以及更亏损的Nd同位素特征,可能指示与大兴安岭地区玄武岩形成于不同的构造背景。松辽盆地内早白垩世火山岩很可能为古太平洋板片回转诱发形成,指示早白垩世古太平洋板片回转诱发的岩石圈伸展促进了松辽盆地的形成。

     

深部地质钻探钻遇弱面地层井孔围岩稳定分析

深部地层地质条件复杂,随钻探向纵深发展,钻遇弱面地层导致井孔围岩失稳将严重影响工程进程。本文总结分析具有弱面地层岩石物理力学特性,探讨强度各向异性孔壁围岩稳定模型的适用性;考虑流体向弱面渗透存在渗透各向异性和传热各向异性,发展了具有弱面地层井孔围岩稳定理论。研究发现,某些强度各向异性模型在特定情况下可能失去其适用性;在深部高温环境下忽略弱面地层渗透和热传的各向异性特征可能会导致井孔围岩压力、破坏区域以及坍塌压力产生较大误差。     

YZG05/30矿用钻孔轨迹记录仪及其应用

为了解决常规钻机输送式测量方式效率低下的难题,研制了YZG05/30矿用钻孔轨迹记录仪并阐述了该仪器的工作原理。通过大量的工程实践,提出了适合该仪器的成套施工方法。试验表明,该仪器整体性能良好,能满足矿井实际生产的需求。针对YZG05/30矿用钻孔轨迹记录仪在使用中的缺陷,提出了改进的方向。