中科院武汉岩土所王川婴 钻孔雷达

Rock ，The Academy of Sciences 中 Institute 国 科 of 学 院 and 武 Soil 汉 Mechanics 岩 土 力 学 Chinese 研 究 所 钻 孔 摄 像 组
1.1 钻孔地质雷达
图4 钻孔地质雷达测试图像
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图8 钻孔摄像测试现场
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1.3.2 数字钻孔摄像技术原理简介
全景技术
全景图像 基本原理 数字技术
2.7 未穿过钻孔的溶洞
数字钻孔图像 钻孔雷达图像 可能存在的溶洞
闭合裂纹 闭合裂纹
图20 可能存在的未穿过钻孔的溶洞
注：图像选自DK583+880.5右1.1m钻孔
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2 钻孔雷达与钻孔摄像综合应用初探
图13 钻孔雷达与钻孔摄像数据采集
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2.1 地表的影响
第二届探地雷达应用技术培训班（成都）
钻孔雷达与钻孔摄像 在工程地质勘察中的综合应用与探讨
报告人: 单 位: 日 期:
王川婴
中科院岩土力学研究所 2007.03.21
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1.3.2 数字钻孔摄像技术原理简介
数字全景钻孔摄像系统主要包括7个部分: 全景摄像头，深度测量 轮，绞车，深度脉冲发生器，磁带录像机，视频监视器以及计算 机和打印机。
图5 数字全景钻孔摄像系统示意图
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讲稿目录
提纲
勘察设备简介及数字钻孔摄像技术 钻孔雷达与钻孔摄像综合应用初探 工作中存在的问题及改进要求 初步结论与探讨
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2.3 裂隙的影响
数字钻孔图像 钻孔雷达图像 裂隙反射波纹
裂隙(26.6m)
裂隙(30.4m)
图16 裂隙对钻孔雷达图像的影响
注：图像选自DK583+880.5右1.1m钻孔
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地表影响
图14 地表对钻孔雷达图像的影响
注：图像选自DK584+935.4右3.9m钻孔
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该系统可观测钻孔中地质体的各种特征和细微变化， 如底层岩性、岩石结构、断层、裂隙、夹层、岩溶等。 在水利、土木、能源、交通、地质、矿山、环境等领 域已得到了广泛应用，并取得了良好的经济效益。
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1.1 钻孔地质雷达
在反射模式下，雷达发射天线和接收天线以固定的间距下到相同的 钻孔中（见下图），并向360度空间辐射和接收反射信号（无方向性）， 因此，仅从一个钻孔中得到的数据无法得到反射体的方位，但可以得到 反射体的距离，反射体是否是面状的，以及确定平面体和钻孔的夹角。
图3 钻孔雷达反射测量示意
2 钻孔雷达与钻孔摄像综合应用初探
图10 钻孔雷达与钻孔摄像测试现场
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2 钻孔雷达与钻孔摄像综合应用初探
电缆与控制单元相连，电缆用来
传输触发信号和采集的数据。笔 记本用来存储和显示图像。钻孔
雷达可以用以下不同模式：反射，
跨孔，地面 - 孔中和直达波模式。 本次工程采用的是反射模式。
图2 钻孔雷达原理示意图
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1.1 钻孔地质雷达
钻孔雷达与地面雷达的基本 原理是一样的，如右图所示，即 它包括雷达发射机和接收机，并 内置于不同的天线内。天线通过
1.3.Baidu Nhomakorabea 数字钻孔摄像技术原理简介
深度测量系统
观测窗
数据接口
图6 全景探头和绞车Ⅱ型
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2.5 岩溶化灰岩
数字钻孔图像 钻孔雷达图像
溶隙，分别在 29.9m-30.7m 和 33.4m-33.8m ， 充填有黄色的 粘土。
溶隙处能量 衰减明显
岩溶化灰岩
图18 岩溶化灰岩的雷达图像
注：图像选自DK604+375.4左3.5m钻孔
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图11 套管及固定支架
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2 钻孔雷达与钻孔摄像综合应用初探
图12 安放PVC套管
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2.4 穿过钻孔的溶洞
数字钻孔图像 钻孔雷达图像
能量衰减明显
裂隙(26.6m)
图17 穿过钻孔的溶洞的雷达图像
注：图像选自DK584+935.4右3.9m钻孔
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2.8 水对雷达图像的影响
水位影响
图21 水位对钻孔雷达图像的影响
注：图像选自DK584+935.4右3.9m钻孔
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2.6 粘土层及土岩分界面
数字钻孔图像 钻孔雷达图像 粘土层雷达图
粘土层
土岩分界面
图19 粘土层的雷达图像
注：图像选自DK604+375.4左3.5m钻孔
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2.9 含泥夹层的钻孔图像
含泥夹层数字钻孔图像
含泥夹层
图22 含泥夹层对钻孔雷达图像的影响
注：图像选自DK597+036.6右5.3m钻孔
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2.2 套管的影响
套管部分
套管出口处(20.33m)
图15 套管对钻孔雷达图像的影响
注：图像选自DK584+935.4右3.9m钻孔
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图9 数字全景钻孔 摄像技术原理示意图
平面展开 虚拟岩壁
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测 试 基 本 原 理 简 介
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1.3 数字钻孔摄像技术 1.3 什么是数字钻孔摄像技术?
数字钻孔摄像技术是基于数字钻孔摄像系统发展起来 的全景技术与数字技术相结合的新型岩土测试技术， 在结构面产状、形成平面图像和三维图像以及统计分 析等方面，有传统方法无法比拟的优点。
1.2 数字钻孔摄像系统
本次勘察工程采用的数字钻孔摄像系统硬件部分由绞车、全景探头、控 制箱、仪器箱、摄像机、台式计算机（含视频采集卡、1394卡）等部分组成。 它是由中科院武汉岩土力学研究所经过多年攻关研制成的岩土测试仪器。 光学成像技术自上世纪 50年代被引入到测井中来后，从早期模拟方式的 钻孔照相系统，到侧视旋转式钻孔电视、全景式孔内彩色电视和侧壁轴向观 测的双CCD钻孔电视等钻孔电视系统，一直发展成现在的数字钻孔摄像技术。 该钻孔摄像系统的特点、主要技术指标和基本应用如下：
1 勘察设备简介 1.1 钻孔地质雷达
图1 钻孔雷达主机与天线
使用GSSI公司生产的SIR-20地质雷达系统，采用100MHz井中天线。 测试使用仪器参数：单天线，1通道，100MHz井中天线，samp/scan： 2048，bits/sample：16，scans/sec：20， Range（ns）：300。
1.3.2 数字钻孔摄像技术原理简介
图7 摄像头及绞车的安装与调试
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1.3.2 数字钻孔摄像技术原理简介