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      技術支持

      鉆孔電視成像儀在水利水電工程勘探中的應用
      發布時間:2018-05-15   點擊次數:188次
        鉆孔電視成像儀在水利水電工程勘探中的應用
        隨著物探儀器設備的改進,物探方法手段更趨于多樣化,其中鉆孔電視成像儀目前在我國工程地質、水文地質、石油勘探、交通運輸等水利水電工程建筑等領域得到了廣泛的運用。實踐證明鉆孔電視成像儀在探測深部地質構造、巖溶,查明軟弱夾層,檢查灌漿質量和效果等方面的應用效果比較好。鉆孔電視成像儀能真實直觀地看到鉆孔孔壁的地質現象,而且能將整個鉆孔進行視頻成像,并可成鉆孔展開圖,可以直觀地再現孔內結構體并進行定量分析。這一獨特的優點是其它探測方法所不能及否。
        將鉆孔電視成像儀成像作為一種勘探手段,廣泛地應用于水利水電工程地質勘探,重點解決壩基軟弱夾層的探視,大壩砼質量檢查,黏土心強質量檢查以及其他工程地質的探測工作,解決了一些疑難地質問題,取得了一定效果。
        1  鉆孔成像方法簡介
        鉆孔電視成像儀,用鉆孔成像方法來解決工程地質問題,主要是對鉆孔成像儀在鉆孔中拍攝的孔壁圖像進行分析,根據孔壁各種各樣的圖像分析判斷鉆孔內的各種地質現象。
        1.1  工作原理
        深度計數器用來記錄探頭在鉆孔內行進的深度,探頭內帶LED發光二極管和攝像機,用來攝取孔壁圖像,獲得的視頻信通過視頻傳輸電纜傳到主機,主機接收到深度計數器傳來的深度脈沖信和探頭傳來的視頻信,計算探頭所在的位置,開始采集后儀器將鉆孔內實際情況進行視頻錄制和成像。
        1.2  鉆孔電視成像儀外業工作
        要了解鉆孔的鉆進情況,有無掉塊卡鉆現象;孔內水的透明度,所取巖芯的巖性及完整程度。
        2  鉆孔圖像資料的整理
        因為儀器自帶的巖性地層節理裂隙產狀描述往往存在一定的誤差,在實際應用中要依據一定的實踐經驗來糾正。下面簡單介紹以下資料整理過程中的方法。
        2.1  產狀的計算
        根據孔壁攝影圖像所拍攝的夾層、裂隙、斷層在圖像平面上反映的各種形狀的曲線和拍攝方位,可以計算他們的傾角及真厚度。
        傾向的確定:在垂直鉆孔中,傾斜面在孔壁圖像上表現為正弦曲線,正弦曲線波谷所對應的羅盤方位即代表傾斜面的傾向。
        2.1.1  傾角計算(只考慮完整正弦曲線)
        其中,Φ=tg-1A(h-c)/2B
        Φ為傾角;
        A為攝影倍數;
        h為在圖像上直接量得的正弦曲線;
        h為在圖像上直接量得的正弦曲線波峰和波谷的高度;
        B為拍攝孔段的實際孔壁半徑;
        C為孔壁圖像重迭校正系數。
        2.1.2  真厚度計算
        H=A(L-C)COSφ
        L為在圖像上垂直于水平面量得的裂隙、夾層或斷層寬度;
        在傾斜鉆孔中產狀的計算要用鉆孔測斜器對鉆孔進行測斜度校正,計算比較復雜,同時用的也比較少,這里就不作介紹。
        2.2  鉆孔拍攝圖像的分析判斷
        鉆孔拍攝圖像是在干孔或清水鉆孔中直接拍攝的孔壁展示圖,它比較逼真地反映出鉆孔內壁的表面情況,但如何根據這種在特定的環境中拍攝的圖像來判斷它所反映的地質現象?本人根據多年來的實踐經驗淺談一些看法。
        ①節理裂隙的判斷。除風化裂隙分布雜亂難以找到規律外,構造裂隙一般均有一定的規律可循,張裂隙開口較大,圖像呈現較寬大的線條,有的甚夾雜著碎裂物,壓扭性斷層多為緊密的閉合狀,節理成平直的線條,在觀測中一定要注意節理或節理組的相互切割關系,并大致測定其產狀,以便進一步研究確定工程地質意義。
        ②軟弱結構面的判斷。軟弱結構面可以分為原生夾層狀和次生切層狀的兩種形式,原生軟弱夾層結構面多為薄層粘土性巖石,在地下水作用下巖層軟化,這種結構面從成分、結構和產狀與圍巖不太好分,在鉆孔電視成像儀圖像上應結合鉆探、測井等地質資料進行綜合分析。切層的結構面大部分是后期構造產生的,里面多夾有泥質薄層,有的還有碎裂物質,在圖像上對比清楚,比較容易判斷。
        ③斷層的分析判斷。斷層是一種常見的地質構造現象,在工程地質勘察中常用物探手段勘察斷層,除一些常規的方法外借助于鉆孔電視成像儀配合鉆探可以勘察斷層的性質、走向、填充物質等。
        在鉆孔圖像上見到與巖層正常產狀不同的新的界面,巖石完整程度也突然改變,在這新界面以下連續數圈以數十圈形成一個與完整巖石外觀完全不同的特殊帶,在這一特殊帶的下面又是一個和新界面產狀一致的下界面,這就是規模較大的斷層圖像特征。兩個界面為斷層的上下斷層面,中間的特殊帶即為斷層帶,在斷層帶中可見到巖層的擠壓現象及角礫巖等斷層特征。根據圖像的比例可在判讀上下界面的垂直距離及傾斜角度和利用攝像的羅盤可大致判斷斷層產狀。當斷層規模很小上下界面都不清楚,又看不到斷層物質,就要詳細觀察是否有錯動現象或擦劃痕跡等。
        ④黏土心強質量檢查孔的判斷。黏土心強質量檢查孔重點是觀察壩體心強裂隙、土質疏松帶、高含水量帶及多夾雜物帶,這些異常帶鉆孔電視成像儀圖像上可以進行直接判斷,例如壩體裂隙,在圖像上可以詳細量到其寬度、形狀、延伸等用于確定其穩定性,土質疏松帶大部分是由于夯實不好而引起的,圖像上表現多孔且有網格狀裂隙,高含水帶在圖像上常常發現由于鉆探取樣及起下鉆具而形成的豎向擦劃痕跡,使黏土結構及孔壁受到破壞;以及黏土心強中的夾雜物等情況都可以從鉆孔電視成像儀圖像上直接判讀出來。
        展望未來,相信鉆孔電視成像儀應用領域會更加廣泛和開闊。

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