基于井中超声波成像的岩溶特征高精度探测和评价

复杂的岩溶作用经常制约着人类工程建设.为了避让岩溶不良地质体,如何对岩溶发育特征更准确地探测和评价,是岩溶工程地质勘察面临的难题之一.通过利用钻孔超声波成像技术,高精度刻画钻孔揭露的岩溶现象,并在钻孔线岩溶率的基础上提出"孔壁岩溶率"的概念,将岩溶率的一维空间表达扩展到二维空间,为岩溶区工程建设提供更精细化的基础数据....     

基于井中超声波成像的岩溶特征高精度探测和评价

复杂的岩溶作用经常制约着人类工程建设。为了避让岩溶不良地质体,如何对岩溶发育特征更准确地探测和评价,是岩溶工程地质勘察面临的难题之一。通过利用钻孔超声波成像技术,高精度刻画钻孔揭露的岩溶现象,并在钻孔线岩溶率的基础上提出“孔壁岩溶率”的概念,将岩溶率的一维空间表达扩展到二维空间,为岩溶区工程建设提供更精细化的基础数据。实例显示,钻孔超声波成像技术可弥补岩溶发育区钻探取心低的不足,能够全断面高分辨展示钻孔孔壁的表面特征,高精度探测岩溶现象。利用钻孔超声波成像技术统计的孔壁岩溶率,不但可以精细化定量分析岩溶发育随深度的变化规律,而且可以统计分析岩层不同方位的岩溶发育特征。     

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。      

地质雷达电磁干扰分析及在隧洞岩溶探测中的应用

将地质雷达用于千岛湖配水工程某隧洞岩溶探测,分析了倾斜状电磁干扰异常与溶洞雷达异常差异,通过雷达剖面及疑似异常区单道时间-频率谱的分析,推断了隧底岩溶的性质及空间分布特征,含水溶洞在雷达剖面反映为同相轴错断,强振幅及能量高衰减的特性,高频干扰波振幅幅值较异常区小且能量不满足随时间推移逐渐衰减的规律,雷达成果为隧洞安全施工提供了准确的参考。      

地质雷达在探测南方岩溶地区堤坝隐患中的应用

通过对广东、湖南等省５个溶岩地区堤坝隐患地质雷达探测及其影像特征研究,指出：在我国南方岩溶地区堤坝隐患探测中,地质雷达可以解决坝体白蚁巢、溶洞、土洞隐患探测;坝体岩体性界面划分;坝体断裂探测;水库坝体浸润线和库底防渗土工膜完整性检测等问题。     

地下岩溶的地质雷达探测

概述了在朱家嘴巷道施工工地，以地质雷达探测岩溶溶洞的实况，表明在岩溶地区的地上，地下施工中，利用地质雷达探测溶洞的有效性，且经济合理。     

探地雷达在岩溶地区勘察中的应用

地质雷达是采用高频电磁波、宽频带短脉冲和高速采样技术的一种新型的物探方法。我国贵州岩溶分布十分广泛,地下岩溶洞穴严重威胁着工程建设和人民的生命安全。以贵州六盘水盘东北循环型煤焦化项目厂址岩溶探测为例,论述了雷达探测方法的技术及其工作原理,并结合岩溶探测实例,分析了岩溶区域雷达波场空间展布特征,划定了该测区溶洞、溶蚀裂缝等岩溶地质异常的空间展布范围,验证结果表明:探地雷达技术在浅层岩溶探测中的有效性。     

地下深部灰岩岩石特性的单孔雷达反射研究

灰岩中岩溶和裂隙发育规律研究是研究陷落柱发育规律的基础,研究结果表明在单孔雷达反射图像上岩溶和裂隙反映清晰,单孔雷达反射法用于灰岩岩石特性研究效果显著,该研究成果填补了国内灰岩岩石特性的单孔雷达反射研究的空白,为地下深处灰岩岩石特性高分辨率探测开辟了新途径。     

武汉地区浅层岩溶发育特征与岩溶塌陷灾害防治

运用综合分析和数学统计的方法,较为深入地研究了武汉地区浅层岩溶的发育特征。武汉地区存在6个走向 NWW-SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带。根据上覆盖层工程地质性能的差异,划分出5种岩溶地质结构类型。武汉地区浅层岩溶主要类型有溶隙、落水洞及小型溶洞等,钻孔遇洞率46.0%~50.1%,线岩溶率5.93%~6.00%。浅层岩溶带中,1/3的溶洞洞高小于0.6 m,50%小于1.0 m,90%小于3.0 m。1/3的溶洞顶板在基岩面以下2.5 m 以内,50%在4.5 m 以内,90%在12.5 m 以内。溶洞充填物主要是黏土,含有灰岩碎块石。全充填溶洞占70.8%,未充填溶洞约占1/5,半充填溶洞不到8%。全充填溶洞顶板在基岩面以下平均埋深5.13 m,半充填5.71 m,无充填7.69 m,且具有全充填和半充填溶洞埋深较小、无充填溶洞埋深较大的特点,反映出溶洞充填方式是自上而下充填,充填物主要来源于上部覆盖层。武汉地区浅层岩溶为上部“垂直渗流岩溶带”地下水垂直渗流作用下的产物。根据岩溶发育程度的差异,基岩面以下浅部碳酸盐岩在垂直方向上可分为上部强岩溶和下部弱岩溶两个带;岩溶塌陷灾害平面上可划分出高、中、低3个危险性区,各区防治原则不同。高危险区是岩溶塌陷灾害防治的重点,防治的基本原则是阻止上覆粉细砂的流失;中等危险区的防治原则是保护中部老黏土层或红层的完整性;低危险区应注意远城区土洞存在的可能性。各危险区治理应以岩溶地质结构为基础,在防治原则指导下制定相应的防治措施。此外,工程建设中应合理选择和利用弱岩溶带。     

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。      

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。     

基于地质雷达和钻孔数据的三维地层建模

为了结合地质雷达探测图像和钻孔数据共同用于地层的三维建模,根据反射波组的同相性和反射波形的相似性,通过与钻孔采样数据的对比,从处理后的地质雷达数据中提取出虚拟钻孔数据用于建模;基于该类数据的一般分布特点,根据曲面光顺的条件构建了网格的插值算法。采用该方法对某区域进行了三维地层建模。     

基于超声波钻孔电视的深部岩体结构面特征研究

深部岩体结构面特征是岩体质量评价的基础数据之一.利用超声波钻孔电视对甘肃北山芨芨槽花岗岩体的BS15^#、BS16^#钻孔进行测量,获得了深部岩体结构面的数量、密度、产状、优势方向组和结构面宽度等数据,并与岩心编录结果进行对比分析.分析结果表明超声波钻孔电视在深部岩体结构面研究中具有良好效果,但也存在一些不足,需要结合其他资料综合分析才能更好地发挥作用.     

基于全卷积神经网络的钻孔瞬变电磁法岩层富水性预测研究

巷道掘进前方采用钻探或地球物理方法进行超前探测含水层的位置及富水性,提前做好防治水工作对煤矿安全生产至关重要。利用钻孔瞬变电磁法(BTEM)进行超前探测优势明显,目前解释方法是根据计算的电阻率进行岩层富水性的定性分析,还无法实现对含水层富水性等级进行预测。提出利用钻孔瞬变电磁法探测,采用全卷积神经网络(FCNN)方法进行钻孔外围含水层富水性等级的准确预测。首先,依据阿尔奇公式、Kozeny–Carman公式、导水系数公式和单位涌水量公式,建立砂岩含水层单位厚度的电阻率与按钻孔单位涌水量划分的含水层富水性4个等级的对应关系;其次,建立全空间条件下不同富水性岩层的地质–地球物理模型,采用三维时域有限差分法(FDTD)进行全空间瞬变电磁场数值模拟;为了接近实际情况,在正演结果中加入了5%～15%的随机噪声,提取与岩层富水性等级关联的特征参数,采用全卷积神经网络(FCNN)进行了岩层富水性等级预测的训练和仿真测试,测试集预测的富水性等级平均准确率为91.8%;最后,利用某矿煤层水力压裂后的钻孔瞬变电磁法实测数据进行煤岩层富水性等级预测,检验FCNN方法预测效果。研究结果表明:采用全卷积神经网络...     

地质勘探中钻孔雷达的天线性能及系统实验分析

概述了钻孔雷达的主要应用领域和在探测地下孔洞、地下裂缝等方面的优势, 并介绍了相关技术在国内外的发展现状, 同时对钻孔雷达天线设计的难点和特殊性进行了说明。文中介绍了天线的自行设计实例, 同时用实验中测量的驻波比VSWR等参数分析了天线的匹配特性, 并构建了三维天线模型, 将设计实例中的天线基于时域有限差分法对其方向性能进行仿真, 其方向性优于标准值。在设计的水槽实验中测试本天线架构的钻孔雷达系统, 获得了满意的测量数据。分析检验了整个系统和天线的工作状况, 实验表明天线主要性能满足设计和工程应用要求, 可应用于实际勘探; 并对采用本天线的钻孔雷达系统的探测能力和应用前景进行了评估, 钻孔雷达系统在花岗岩、石灰岩等岩层中的探测距离可到几十米至100 m。     

基于证据权的矿山地质环境定量评价

由于地质条件的复杂和地理区域的差异,我国的矿山地质环境问题较为突出,矿山地质环境评价工作至今还没有形成成熟和普遍适用的体系。通过证据权的评价研究,建立基于证据权的矿山地质环境定量评价模型,探索了矿山地质环境定量评价方法。结合具体实例,利用WorldView-Ⅱ数据对北京市房山、门头沟重点矿集区中的部分工作区进行矿山地质环境定量评价,针对评价结果提出了相应的治理建议。     

基于RS及GIS的泥石流等地质灾害三维定量评价

随着泥石流等地质灾害的频繁发生,定量分析灾害发生的风险性已经成为越来越重要的课题。综合运用RS（遥感）和GIS（地理信息系统）等技术,对地质灾害数据进行采集、存储、检索、建模、分析,以期定量评价灾害发生的风险性,并以此作为参考,给泥石流等灾害可能发生的地区提出合理建议。