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关键词:声速测井、煤田、原理、应用
中图分类号:O434文献标识码: A
1、引言
从上世纪50年代开始,声速测井技术就已经出现,在经历了半个多世纪的发展,已经成为地球物理测井领域的重要技术,在当今应用十分广泛,如用于油气储藏、煤田地热、工程勘察、地质灾害研究等方面,都发挥着积极的作用。声速测井也称为声波时差或声波速度测井,通过声波在地层中的传播距离所需的时间来反映地质结构,从而达到判断岩层、煤层、对比地层、确定岩层孔隙度等目的,论文针对煤田测井方面的内容做简要的概述,就其测井的原理和应用做一些探讨。
2、声速测井的特点及原理分析
2.1声速测井在煤田勘探中的特点
在煤田勘探中采用声速测井的优点是解决煤层的深、厚度等技术问题,主要采用声波全波列测井、声波速度测井和井下超声成像测井。声速测井可以提高煤层定厚定性解释的可靠性和准确性。但是在运用声速测井时,井的直径会影响泥岩和煤层的区别,煤层中的石英会降低煤的孔隙度。声速测井应用于煤田勘探中,操作简便、准确度高,并且成本较低,能够取得很好的经济效益,因而应用非常广泛,但深入的技术改进工作仍然有待进一步开展。
2.2声速测井在煤田勘探中的原理分析
声速测井的信号由发射器发出的纵波,沿着井壁传播,测量纵波到达近、远接收器的时间差。依据射线声学理论,在井内传播的有一次和多次反射波、直达波、滑行横波和滑行纵波,而在这些声波中,只有滑行波可以携带井外地层的速度信息,因而要测量地层的横波或纵波速度,应该记录到滑行波。声速测井中的各种波会形成叠加、干涉,产生综合效应的波列。在这些波列中很难区分直达波、滑行波、一次和多次反射波,因而可以根据滑行波的特点,选在适当的接受间距和接收点,使滑行波可以及早的到达接收器, 这样就可以进行波形的识别和提取。而形成滑行波的最为基本的条件是地层中的纵波的速度要大于井内的流体中的纵波的速度,并且要选择适当的源距保证滑行纵波作为首波达到接收器。
声速测井主要是通过地面控制器、井下换能器和记录处理系统三个部分组成,井下仪器的主要部分是换能器,换能器可以完成声电信号的转换,分为声发射探头和接收探头,可以进行电-声和声-电的转换。声速测井的仪器有单发单收、双发双收和单发双收三种,在煤田地质的勘探中,普遍采用单发双收的模式,可以减少钻孔的影响,其原理如图1所示。
图1:声速测速的原理
3、声速测井在煤田勘探中的应用
3.1声速测井在煤田勘探中的影响因素
声速测井在煤田勘探中的影响因素包括探头、源距和间距、周期跳跃等,声速测井采用脉冲式发射,频率为15次/秒,声波频率为24KHZ,发射器和接收器都采用φ42×φ37×φ35径向激化锆钛酸铝。 为了保证滑行波折射后首先达到接收探头,要提高讯噪比,尽量缩短源距,间距小可以提高分辨能力,但太小会使两接收器的时间差值很小,影响测量结果,因而间距取值适当。周期跳跃和岩层有关,在破碎带、裂隙地层、井径扩大明显、泥浆中溶有气体和声速非常高的岩层都会存在,是一种无规律的现象,不应作为主要的依据,但要改进仪器,尽量减少干扰。
3.2煤层划分
煤的波速在煤系地层中最小,一般为1900-2500m/s之间,在时差曲线上,往往以高异常反映出来,对于厚度大于测量间距的夹层和煤层,曲线有明显的反映。
3.3划分地层和对比地层
声波在地层中的传播是岩石弹性和密度的函数,不同的岩性具有不同的传播速度,因而根据时差曲线划分不同岩性的地层。在自云岩、石灰岩、火成岩等一些致密的地层中,声速大、时差小,时差曲线显示为低值;在泥岩中,声速小,时差曲线显示为高值,砂岩的声速小于石灰岩而大于泥岩,因而介于两者之间。由于煤层的声速低,在时差曲线上反映为高值,但泥岩会造成一定的干扰,导致分不清炭质页岩和煤层的界面,因而需要和密度曲线结合来进行解释。
3.4确定地层的孔隙度
声速的传递和岩石的密度直接相关,而密度又和孔隙度相关,对于均匀的粒间空隙地层,在实验室研究的基础上,得到了公式:1/V=φ/Vf+(1-φ)/Vma,其中φ为孔隙度,V为声速测井曲线读数,Vf和Vma为地层空隙中流体声速和岩石骨架的声速。
4、结束语
声速测井技术广泛应用与煤田勘探中,对于煤田开采可以提供重要的数据,因而研究其原理、影响因素和应用的情况,对于提升相关的研究水平具有积极的意义,论文基于笔者的工作研究,做简要的分析,相关论点有待深入研究。
参考文献:
[1] 田秋生; 王铁利. 声速测井在煤田地质勘探中的应用[J]. 西安文理学院学报(自然科学版). 2011-04-15.
[2] 彭化伟; 黄锐; 孙宝喜. 声速测井技术方法和应用[J]. 黑龙江水利科技. 2010-12-20.
【关键词】地矿科技;矿产资源勘查工程;地质矿产研究
1、矿产资源勘查工程的主体专业
矿产资源勘查工程包括地质矿产勘查、地球物理探矿、地球化学探矿三个主体专业。下面叙述这三个专业的主要内容。
1.1 地质矿产勘查的主要内容
地质矿产勘查(矿产地质勘查)过程中,通过地质勘查工程(槽探、井探、硐探、坑探、钻探)的布置和实施来确定矿床的地质特征及矿产资源储量;需要研究区域及矿区地层、构造、岩浆岩、变质岩、围岩蚀变等,特别是要研究确定矿体的产状、形态、规模、矿石特征及矿床成因类型等。地质矿产勘查专业也可称为地质找矿专业。
根据矿产地质勘查规范,勘查工作可分为预查、普查、详查、勘查四个阶段。各阶段的任务如下:
(1)预查阶段是通过对区内资料的综合研究、类比及初步野外调查、极少工程验证提出可供普查的矿化潜力较大地区,有足够依据可估算预测的矿产资源量。
(2)普查阶段是对矿化潜力较大地区进行一定数量的各项野外工作以及概略研究,确定是否有进一步详查的价值,并圈出详查区范围,估算推断的矿产资源量。
(3)详查阶段是进行系统的勘查工作,基本查明矿床地质特征以及控制或破坏矿体的因素,基本确定矿体的连续性,并通过预可行性研究,做出是否具有工业价值的评价,圈出勘探区范围,估算控制的矿产资源/储量。
(4)勘探阶段是运行各项系统的加密工作,详细查明矿床地质特征以及控制或破坏矿体的因素,确定矿体的连续性,估算探明的矿产资源/储量,并通过预可行性或可行性研究为矿山建设投资决策和设计确定生产方案等提供必要的依据。
1.2 地球物理探矿的主要内容
地球物理探矿(简称物探)是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性和放射性等物理性质的差异为基础,用不同的物理方法和物探仪器,探测天然的或人工的地球物理场的变化,发现物探异常,通过解释评价物探异常来进行找矿。
1.3 地球化学探矿的主要内容
地球化学探矿(简称化探)是从各种天然物质(如岩石、土壤、水系沉积物、植物和水等)中系统地采集样品,分析测试某些地球化学特征值(如指示元素的含量、元素比值、PH值等),对获得的数据进行处理,发现化探异常,通过解释评价化探异常来进行找矿。
2、地质矿产研究专业(学科)的建立
经过刻苦钻研,笔者建立了地质矿产研究专业(学科)及地质矿产研究事业基本管理制度。主要表现在如下三个方面:
(1)2010年7月,笔者撰写的论文《地质矿产研究事业管理制度探讨》获得第三届中国管理科学大会优秀论文二等奖(相当于省部级学术成果二等奖)。
(2)笔者撰写的三篇论文2011年发表于国家级科技类期刊。《地质矿产研究的主要内容及职业定位》发表于期刊《科技与生活》,《地质矿产研究专业(学科的建立》发表于期刊《中国科技博览》,《地质矿产调查评价主要内容探讨》发表于期刊《科技与生活》。
(3)2012年元月,笔者撰写的论文《地质矿产研究事业管理制度探讨》发表于国家级期刊《中国城市经济》。
笔者对地质矿产研究专业(学科)主要内容及职业定位的论述,标志着地质矿产研究专业(学科)的建立,阐述了地质矿产矿研究事业基本管理制度。建立管理制度,通过制度进行管理,是重要的管理方式。
3、地质矿产研究的主要内容及职业定位
地质矿产研究专业(学科)以“成矿”研究为主要内容,主要研究矿床的地质特征、成因类型、成矿机制、成矿机理、形成机理、形成机制、成矿大地构背景、成矿环境、成矿地质背景、成矿条件、成矿规律、控矿因素、成矿系列、成矿系统、成矿模式及成矿预测等问题。
【关键字】岩土工程,勘察,常见问题,对策分析
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
岩土工程的勘察在整个工程项目建设过程中具有十分重要的作用,从总体而言,岩土工程勘察的最主要目的是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,并为设计和施工提供准确的地质勘察结果及各项岩土工程参数,岩土参数的合理提供直接关系到基础设计的经济性、安全性和可行性。岩土工程勘察的主要内容包含了很多方面,比如工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测等,每一个环节都必须引起足够的重视并且要严格按照有关规定执行,同时结合所勘测地区的经验,才能确保勘察结果的精准性。但在实际勘察工作中,总是由于各种原因,在勘察中出现一些错误,最终造成巨大的经济损失或者安全事故。因此,加强岩土工程勘察的问题分析具有十分重要的意义。
二.岩土工程勘察中常见的问题分析
岩土工程在整个建筑工程施工过程中具有十分重要的地位,加强对岩土的勘察更是其中的重中之重。在通常情况下,由于工程整体勘察任务较重,且时间较短,加之进行勘察前缺少详细周密的计划,当问题出现时,很多时候施工已经结束,从而为工程建设埋下安全隐患。笔者结合多年的岩土工程勘察经验,从下面几个方面分析岩土工程勘察中常见的问题。
1.勘探点深度不足。在一般的岩土工程中,勘探的实际深度,一方面取决于基础结构的形式,形式不同,则深度也不相同。然而,在实际工程勘探中,不按照规范进行勘探的情况屡见不鲜,特别是在勘察市场竞争较为激烈的地方,这一现象更为明显。
2.取样及原位测试不合理。按照有关规范中的规定,取样及原位测试的件数应不少6组,并且应充分考虑取样及测试的均匀性和代表性,这样所得结果的数值才能准确。但在实际操作中,不按规范要求进行取样及原位测试的现象较多,或是虽然满足了件数要求,却未曾考虑土层的均匀性及代表性这两个关键因素,致使取样及原位测试所得出的实际结果与实际不符。
3.地下水的测量不合理在岩土工程勘察的外业工作中,地下水的测量是一项较为重要的工作,地下水位将会直接影响工程的建设,一旦在勘察工作中忽视这一工作,必将为整个工程的建设埋下隐患,如在被勘察的地层中,既含有承压含水层,又含有潜水含水层时,若未进行分层量测,则会导致勘察报告中地下水的性质不明确。
4.试验和资料的整理不够规范试验不规范。如对于高烈度地区的粉土未做粘粒含量测试,从而导致将其错误的判定为可液化土。相关资料的整理不规范。如在统计分析中,未将异常值提出,致使标准差系数过大,最终造成所得结果出现严重偏差。报告书的内容编写不规范、参数不完整、错误较多、重结论轻建议等。
三.岩土工程勘察中常见问题的原因分析
1.勘察市场不规范。《建筑工程勘察质量管理办法》第五条、第六条对勘察收费和承揽业务有明确规定.但勘察单位没有严格执行国家收费标准,互相压价,互相竞争,中标的勘察费很低,致使勘察工作粗糙,勘察手段选择不合理和布孔不规范,岩土工程勘察在深度和广度上还没有真正达到规范的要求,所以难以满足规范和设计要求。
2.权责不明确。《建筑工程勘察质量管理办法》第十六条对观测员、试验员、记录员、机长等现场作业人员应当接受专业培训,方可上岗的规定.但目前勘察单位大量雇佣农民工,而这些人员又不懂勘察,又未经过专业培训和教育,就承担起开钻机、取样、测试、量测地下水位,甚至还做起了野外对土层鉴定与记录等重要工作。这样就难免会出现原位测试、地下水位量测等诸多野外作业的不规范,难以保证勘察质量。因此对从业人员的必须经专业培训和教育,取得合格证后方可上岗操作。
3.缺乏岩土工程专业人才。专业的技术人才是对岩土工程正确分析评价的关键。未经专业培训和教育的人搞勘察,就会导致地基评价力度不足,基础设计参数偏于保守,造成工程的浪费。因此勘察工程项目的负责人,审核人,审定人,国家也应划定门槛,让真正懂行的人员担当,这样才能提高勘察队伍的整体素质,提高工程勘察质量,使我们的工程建设真溅建造在既经济,又安全的基础上,产生良好的经济效益和社会效益。
四.岩土工程勘察中常见问题的改进措施分析
1. 加强勘察市场的监督和管理,尽早推行岩土工程监理体制
第一加强对勘察合同、勘察纲要的审查和管理。防止越级勘察,加强勘察现场工作的监督防止打假孔及不规范的编录、取样及试验等现象发生最后,加强对勘察报告的审核,加强对勘察报告中的工作量、勘探质量、资料数据分析及结论建议逐一进行审查,特别是对基础选址论证场地稳定性评价及施工建议等内容进行统一审核管理,防止在此过程中只是进行理论的描述而缺乏深入分析的现象发生。由此可见勘察单位自身必须健全和推行全面质量管理同时还必须加强政府和社会监督机构对勘察市场的监督和管理,即尽早推行岩土工程监理体制。以确保勘察市场健康发展。
2. 加强计算机技术在岩土工程中的应用研究
伴随着我国经济和科学技术的发展,岩土工程的勘察和管理业逐渐得到了完善,从总体而言,我国的岩土工程勘察和管理逐渐走向标准化和规范化,但是,随着各种工程建设的施工条件越发的复杂,使得岩土工程问题也逐渐的日趋复杂,简单而言,在岩土工程勘察过程中,很多传统的岩土工程勘察方法已经难以完全满足复杂的岩土勘察需要。而计算机技术的发展和应用则在很大程度上使得岩土工程的勘察走向了现代化。通过充分的利用现代计算机技术,可以使得岩土工程在进行勘察过程中能够得到更为科学和系统的管理,同时,可以 很大程度的提高勘察工作的效率;同时,将计算机技术也可以很好的运用岩土工程勘察资料的整合处理上,比如,可以充分利用计算机技术制作岩土工程模型,可以进行计算机统计指标的分析,同时,在遇到一些相对而言比较复杂的岩土问题时候,可以充分的利用现代计算机技术,形象的模拟一些很复杂,很抽象的地址地貌的状况,比如可以模拟岩土问题的产生演变过程,如此,可以更为直观的对岩土工程作出更为明确的认识,可以更好的找到处理方案,总而言之,在岩土工程勘察过程中 通过现代计算机技术的应用,可以不不仅仅可以让勘察工作效率提高,也很大程度上让勘察的成本大为降低。
3.加大对勘察专业人才与勘察设备的投资力度
勘察人员与勘察设备都是影响勘察结果质量的重要因素。勘察公司要加强对勘察专业人员的培训,提高勘察人员的专业素质与专业技能。除此之外,还可以通过实施注册土木工程师制度,以提高勘察资质门槛。要加大对勘察设备的投资力度,采购先进的勘察设备,减少因设备老化而出现影响勘察结果质量的现象。
4.规范岩土工程勘察市场行为
要提高岩土工程勘察结果的质量,单靠勘察公司的自觉行为是不够的,还要通过法制和政府力量来加强对勘察市场的监督、检查与引导,规范勘察市场行为。即加强对勘察市场中的原始资料、原始数据的监督检查,有效防止挂靠、造假等不良事件的发生。当然,检查监督行为不能仅以检查报告作为依据,还要将检查拓展到野外源头勘察中去。
5.强化岩土工程勘察工作的规范性
加强岩土工程勘察工作的规范性,可以从以下几个方面着手:规范勘察准备工作。在正式开始勘察工作之前,必须做好充分的准备。不仅要通过现场踏勘对勘察对象的详细资料进行收集,还要根据收集得来的材料编写岩土工程勘察工作纲要,明确勘察工作的主要矛盾问题、技术问题与设计方案,使勘察工作做到有的放矢。应选择适当的勘察手段与方法。不同的勘探方法有其不同的优点与缺点,而在勘察工作中要根据不同的地基选择适当的勘探方法与手段,并严格规范。如钻孔是最为常用的勘探方法,在软土地质条件下利用静探孔的手段进行勘探,则可以客观、正确地反映出地基土的强度及性质。又如,在土质较粗的山前冲积地层中,则不适宜使用静探孔的方法进行勘察。当然,对一些地质较为复杂的地基,可以综合使用多种勘探方法进行勘察工作,这样有利于提高勘察结果的准确性。
五.结束语
在进行建筑工程施工过程中,岩土工程勘察是一切建筑工程开展的基础,只有打好这个基础,才能保证整个建筑工程的安全运营。随着我国经济的发展,各种风格迥异的公共建筑物和现代超高层建筑物层出不穷,给勘察专业带来了巨大的挑战,但只要对勘察中存在的问题给予足够的重视,并找到相应的处理措施,岩土工程勘察工作就肯定能做好,从而为整个工程建设的施工奠定良好的基础。
参考文献:
[1]康朝勇 浅析岩土工程勘察中常见的问题及对策[期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2011年14期
[2] 宋双贝 浅谈岩土工程勘察中常见的问题及其解决对策 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2011年24期
[3] 蒋斌斌 土工程勘察中存在的问题及对策 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年9期
[4] 赵景琳 对当前岩土工程勘察的综合探讨 [期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2012年3期
英文名称:Coal Geology & Exploration
主管单位:
主办单位:煤炭科学研究总院西安分院
出版周期:
出版地址:
语
种:
开
本:
国际刊号:1001-1986
国内刊号:61-1155/P
邮发代号:52-14
发行范围:
创刊时间:1973
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
期刊荣誉:
中科双效期刊
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期刊简介
本刊是中文核心期刊,被美国EI PAGE ONE数据库、美国能源研究院《煤文摘》(COAL ABSTRACT)和国际能源机械《煤文摘》(COAL HIGHLIGHTS)等12种数据库和文摘期刊收录。主要刊载煤田地质、矿井地质、煤层气、水文地质工程地质、环境地质、煤田物探、矿井物探、探矿工程等方面的新发现、学术论文、先进经验和技术革新成果。
主要栏目:
煤田地质
矿井地质
煤层气
水文地质工程地质
煤田物探
工程物探
探矿工程
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获奖情况
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关键词:物探方法;找水原理;应用
中图分类号:B026文献标识码: A
引言
根据相关的研究表明,我国现在人均淡水量少于2200立方米,而在三十年之后,人均淡水量会不断下降,达到人均不足1700立方米的水平,虽然我国地大物博,疆土辽阔,但是对于淡水的需求量也随着人口的增加不断增多,因而我们需要不断的更新技术科技手段,通过各种现代的水文地质勘探的手段来寻找水源,从而减轻各个缺水地区的供水问题,除了政策上的“南水北调”之外,我们还必须依赖科技手段来不断的开拓新水源。
一、高密度电法
高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法,其原理与普通电阻率法相同。测量系统由多功能直流电法仪和多路电极转换器组成,基于常规电阻率法勘探原理并利用多路转换器的供电,测量电极的自动转换,配合常规电阻率的测量方法及电阻率成像(CT)等高新技术来进行高分辩、高效率电法勘探。尤其温纳装置在高密度测量分辨率相对较高。
高密度电法野外测量时将全部电极(几十至上百根)置于剖面上,利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比,高密度电法具以下优点:(1)电极布置一次性完成,不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰,并且提高了效率;(2)能够选用多种电极排列方式进行测量,可以获得丰富的有关地电断面信息;(3)野外数据采集实现了自动化和半自动化,提高了数据采集速度,避免了手工误操作。此外,随着地球物理反演方法的发展,高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维,极大的提高了地电资料的解释精度。
高密度电法的温纳装置是不同深度对称的四极剖面装置,电极间距为5m根据场地上覆地层厚度选择不同的电极数和采集剖面层数。设备允许的最大隔离系数为32。数据处理工作采用G3RTomo5.0软件完成,先进行突变点剔除工作,再根据需要,进行数据圆滑处理和地形改正,最后通过剖面反演,绘制出视电阻率断面等值线图。
二、激发极化法
激发极化法电测深基本原理是基于岩石的激发极化效应,是岩石颗粒含水后在外电场作用下的一种电化学反映,因此,它必然和岩石中的水有关,如果没有水,也就没有激发极化效应。但激发极化效应也并非与岩石的含水量成正比,而是与一定的颗粒结构有关系,饱含水分的粘土就没有强的激发极化效应。实践表明,古河道、古洪积扇、岩溶溶洞水、砂岩裂隙水、粘土和充水的断层破碎带等有开采价值的含水层,都有明显的极发激化效应。激发极化法电测深一般测量四个参数:视电阻率ρs、激化率ηs、激发激化比J、衰减度D等。其中ηs、J、D它们都是用来反映激发极化效应特征的参数。当激电测深未反映这些含水层时,激发极化参数值一般都有很小,而当反映含水层时,这些参数(ηs、J、D)往往相对背景值同时增大,增大倍数与水量大致成正比,因而进行激发极化法电测深时,综合考虑这些参数随极距变化,来判断地下有无地下水及地下水富集情况。
三、瞬变电磁法
所谓瞬变电磁法(TEM)即是用接地电极或不接地的回线对地下进行脉冲式一次电磁场的发送,并利用接地电极或线圈对该磁场由于地下涡流影响而得到的二次电磁场的空间时间布局进行观测,以便使与地质问题有关的空间域电磁法得到解决。对TEM法进行充分利用,可对山区等恶劣条件进行地下岩溶结构的查找,进而对地下浅层岩溶水进行很快的查找,该方法具有简便快速,效率高的特点。
另外,电磁法也可在平台上进行利用,例如直升机和飞机。在电磁法的应用过程中,电磁法不仅能对含水层的位置以及结构进行揭示,而且能对磁场进行测量并进而对地下水的位置进行绘制。现在最新一代的宽频带数字航空设备以及处理系统对水深200m左右的含水层均可进行准确而低廉的观测。利用计算机及其相关软件可作出其含水层以及深度的电导率图。利用此数据地质工作者可方便的进行地下水的识别和开发。
四、高分辨率浅层地震找水法
1、高分辨率浅层地震法的理论依据
目前常见的用于地质找水的方法主要是反射地震法。应用地震勘察的理论依据主要是对岩层弹性参数进行充分利用。所谓高分辨率浅层地震也就是以一般的地震勘查为基础,但是对分辨率进行大的改善提高来对地质中存在的一些问题进行细致的解决。在地下水的勘探中,高分辨率浅层地震法的作用主要是提供地下水文地质的详细参数,如地层的划分、地质的构造以及富水性等方面的信息。
因为地层分界面的反射系数通常很小,这就会导致地震剖面上的振幅能量比较弱。但是含水层的顶端或底端在其与围岩的界面上却是一个波阻抗面,反射系数要比地层分界面要大得多,比一般反射界面的反射系数也要大。这种界面很容易产生较强的反射振幅点,所以在地下水的勘探中,可以依靠平点反射和亮点对基岩裂隙和地层的含水与否进行很好地解释。
2、高分辨率浅层地震的特点
高分辨率浅层地震法的特点可以归纳为以下几点:(1)高分辨率浅层地震法进行精准的定深,并且具有较高的分辨率;(2)在实际应用中的勘察范围也很大,在几十米到几千米之间;(3)方法应用的比较成熟,可程序化的对资料进行解释以及处理,并能够对基岩构造裂隙的富水性和含水层的孔隙度进行预测;(4)相较于电磁法,高分辨率浅层地震法受电磁影响较小。
五、地质雷达法
地质雷达法与探空雷达技术相似,利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目标体,只是频率相对较低,用于解决地质问题,又称“探地雷达”将雷达技术用于地质探测,早在1910年就已经提出,在随后的60年中该方法多限于对波吸收很弱的盐、冰等介质中。直到20世纪70年代以后,地质雷达才得到迅速推广应用。
地质雷达是由地面的反发射天线将电磁波送入地下,经地下目标体反射被地面接收天线所接收,通过分析所接收到电磁波的时频、振幅特性,可以评价地质体的展布形态和性质。由于雷达穿透深度与发射的电磁波频率有关,使其穿透深度有限,但分辨率很高,可达0.05m以下。早期地质雷达只能探测儿米内的目标,应用范围比较窄。此外,地质雷达与地震反射原理相似,一些地震资料处理解释方法可以借用。目前,地质雷达探测深度最大可达100 m,使之成为水文和工程地质勘查中有效的地球物理方法。
六、电法勘探方法在水文和工程地质勘探领域有着广泛的应用
高密度电法由于其高效率,深探测和精确的地电剖面成像,成为水文和工程地质勘查中最有效的方法。考虑到该方法分辨率不高,在具体的应用中可以结合其他电法勘探、电测井等方法,达到精细地质解释的目的。
在水文勘探中,激发极化法和可控源音频大地电磁法是首选的电法勘探方法,如果将激发极化法和高密度电法结合起来寻找地下水资源,效果会更好。
瞬变电磁法在水文地质和工程地质勘探中都有着广泛的应用,尤其是大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用,还具有较高分辨能力。如果将该方法与高密度电法结合使用,有望解决深部精细地质勘探问题。
地质雷达主要用于各类工程地质勘探,是工程地质勘探首选的电法勘探方法。同时,该方法可以借用地震勘探中已有的资料处理和解释技术,使其迅速发展,可以在更多领域发挥作用。
结束语
水资源缺乏是当今面临的一大难题,如何进行有效地地质找水是摆在每个地质工作者面前的一大难题。本文就一些找水的常规方法以及新方法进行了介绍,可以为水文地质工作者提供一些借鉴,以便能更好地找水。随着经济科技的快速发展,以后肯定会找到更有效的找水方法,通过所有地质工作者一同努力,这一天的来临也许并不会很遥远。
参考文献
[1]谢建平.综合物探方法在水资源勘探中的应用[J].中国煤田地质,2011,13(1).
[2]唐慧杰,陈冬君,黄海玲.物探找水方法综述[J].黑龙江水利科技,2013(1).
[论文摘要]基于油田图书馆知识资源的分布状况,了解油田图书馆所处的网络环境,针对油田图书馆科研读者的需求,设计知识资源管理系统的基本框架并阐释各功能模块的运行模式。
石油勘探开发是高科技、高风险、高投入的知识密集型行业。随着知识成为企业资本和最重要的生产要素,石油企业在战略中重视并研究自己的知识管理已成为必然。目前国际上许多油气公司都在积极探索,寻求实施知识管理的办法,试图形成一套完整的知识管理体系,以提高勘探开发决策水平,减小风险,降低成本,提高效益,从而提高企业的生存和竞争能力,增强企业实力,促进企业可持续发展。
江汉油田勘探开发业务的开展基于现有的图书馆文献信息资源。搭建一个网络环境下开放的分布式知识共享平台,整合现有的文献信息资源,构建知识资源的管理系统,促进相同区域和不同区域之间的知识交叉共享,引进外部的知识,对提高整个油田的创新能力具有特别重要的意义。
1油田图书馆知识资源分布状态
油田图书馆现有的知识资源由两部分组成:即纸本文献资料和数字信息资源。
1.1图书馆馆藏纸本文献资料
截至2007年底,油田图书馆馆藏图书158,890册;各类期刊现、过刊53,000多册,以石油地质类图书和期刊为主馆藏。日常业务由图书馆自动化集成系统(ILASII)运行。
ILASII系统不包含了传统的图书馆自动化业务,而且设计了征订订购系统、联机编目系统、专项服务系统、电子阅览室系统、预约/预借/闭架借书系统、联合目录管理系统、期刊目次管理系统、网上流通系统、我的图书馆等等,形成了一个大的系统家族。
1.2图书馆数字资源
采用先进的计算机技术,让数字化文献在网络上传播、安全共享,对油田图书馆带来了很深远的影响。主要数字资源包括自建电子期刊、自建数据库、引进数据库和因特网上的公共数字资源:
1.2.1自建电子期刊
三新科技信息网于2001年9月25日正式开通。从2002年3月开始每周都有新信息上网。现已累计报道文献量达到900篇、330万字。其主要栏目有:①腾飞进军号:刊登有关领导的讲话和指示;②科技新视野:主要登载当今世界“三新”技术的最新动向和原始研究论文:③神州嘹望塔:主要登载国内油田、大专院校和科研机构的研究成果及动向;④江汉科技城:报道江汉油田在勘探、开发和科研攻关等方面的进展情况;⑤网上读书城:登载《江汉石油科技》和《国外油气地质信息》的摘要供读者查阅;⑥创新金点子:选择性地刊登一些有关“三新”技术方面的读者来信或论文。
1.2.2自建数据库
《江汉油田科技成果数据库》是由研究院开发建没的二次文献型数据库,是江汉油田图书馆文献、技术档案等信息部门以及各二级厂处、科研单位了解我局科技成果、开展科研工作、成果查新、信息检索的必用工具。
《江汉油田科技成果数据库》收录了1973年至2005年江汉油田的科技成果,专业范围包括石油地质与勘探、石油物探、测井、钻井、油气田开发与开采、油气田建设工程、机械设备与自动化、油气田环保与综合利用等专业。约220万字。
该数据库的检索路径有分类检索:主要按石油地质、石油物探、钻井工程、测录井工程、油气田开发、地面建设、计算机应用、油盐化工等类别;关键词检索、课题完成人姓名检索以及综合性检索等检索方式。
该数据库目前链接于江汉油田局域网可供8000多个用户直接查询。
1.2.3引进数据库
江汉油田图书馆引进了《中国石油文摘数据库》、《国外石油文献数据库》和《中文科技期刊数据库》等12个数据库。
①中国知网
江汉油田图书馆购买了中国期刊全文数据库中有关本行业的理工A、理工B两专辑。开通了镜像站,月访问量约15000次,下载5000篇,该网信息量大,资料更新快,资料比较齐全,给科研人员的科研工作带来了极大的方便,现在已成为科研人员的主要文献资料获取方式。
②万方学位论文数据库
江汉油田图书馆引进的第一个镜像资源,该馆根据油田科研生产的实际需求引进了理学和工业技术分类中的石油、天然气工业及地球科学。它的引进,填补了油田在学位论文信息方面的空白,给科研工作者的科研工作又提供了一个强大的技术支撑。经过几年的运行,科研工作者对它的普遍反映是文章专业性、可参考能力强,由于它是作为一个镜像资源,所以它的访问速度也相当地快。访问量累计已达236030次,累计下载53600篇。
③《中外石油文献数据库》
该数据库包括《中国石油文献数据库》和《国外石油文献数据库》,是由中国石油天然气集团公司开发建设的综合性、二次文献型数据库。
两库分别收录了中文期刊256种,外文期刊近200种(包括,英、俄、日、法、德等语种)。此外,还收录了会议论文、科研成果报告、学位论文、考察报告、技术讲座总结、专利、技术标准和科技图书等多种类型的中、外文文献。两库收录石油文献的专业范围包括石油地质与勘探、石油物探、测井、钻井、油气田开发与开采、油气田建设工程、海上油气勘探与开发、油气加工、油气储运、机械设备与自动化、油气田环保与综合利用以及石油工业经济和企业管理等石油工业12个专业大类。
④《美国石油文摘数据库》
该数据库由Tulsa(美国塔尔萨)大学编辑出版,是一个查找石油勘探开发有关文献和专利最权威的英文数据库,收录的文献包括:地质、地球化学、地球物理、钻井、油气开采、油藏工程和开采方法、管道及储运、生态学和污染、替代燃料和能源、辅助工艺和其他矿产品等。
⑤《中国科技成果数据库》
该数据库始建于1986年,是国家科技部指定的新技术、新成果查新数据库。数据主要来源于历年各省、市、部委鉴定后上报国家科技部的科技成果及星火科技成果。其收录成果范围有新技术、新产品、新工艺、新材料、新设计、涉及化工、生物、医药、机械、电子、农林、能源、轻纺、建筑、交通、矿冶等十几个专业领域。《中国科技成果数据库》数据的准确性、详实性已使其成为国内最具权威性的技术成果数据库。
1.2.4因特网上的公共数字资源
因特网上的公共数字资源可免费获取,根据油田科研生产需要,主要以专利文献数据库为主:
①《中国专利数据库》
该数据库记录了1985年实施专利法以来的全部中国专利文献的全文,面向公众提供免费专利检索服务和全文提供服务。提供检索的内容包括中国发明专利、实用新型专利、外观设计专利相关说明书、附图、权利要求书的摘要与全文。
②《美国专利数据库》
该数据库由美国专利与商标局提供,可以检索并浏览美国专利全文。收录了1790年至今的美国专利,1790至1975年的专利只能通过专利号和现行美国专利分类号进行检索,1976年至今的专利可以通过多个检索人口进行检索。
③《欧洲专利数据库》
该数据库是由欧洲专利组织(EPO)及其成员国的专利局提供的,可以免费检索。在数据库中可以查到文摘、著录信息和说明书全文的国家有:欧洲专利组织(EPO)、法国、德国、瑞士、英国、美国、专利合作条约组织(EPO。可以查到文摘和著录信息的国家有:中国、日本。仅可以查到专利文献著录信息的国家有澳大利亚、俄罗斯、香港、印度、爱尔兰、奥地利、比利时、巴西、保加利亚、加拿大、古巴、丹麦、埃及、埃拉、非洲地区知识产权组织、欧亚专利局(EurasianPatentOffice)等。检索结果记录中可以得到的项目内容:发明名称、专利号、公开日期、发明人、申请人、申请号、优先权号、国际专利分类号、欧洲专利分类号、等同专利号、权力要求项、专利说明书全文、专利附图等。
从以上分析可知,油田图书馆知识资源比较丰富。但各模块分别链接于江汉油田局域网,向油田读者提供初级服务,尚未构建统一的服务平台,知识化服务体系尚未建立。
2江汉油田图书馆知识管理系统的构建
根据笔者对油田图书馆部分科研读者所作的调查表明:科研读者目前利用图书馆文献资源的途径以局域网下载资料为主。到馆借阅逐渐递减;现有的电子资源能满足大部分的科研工作基本需要,但个性化和针对性的数宅资源还不能满足需要;大部分读者希望建立门户网站,提供简便检索方法,让读者自由使用电子资源。由此本文提出了江汉油田图书馆知识资源管理系统的构建方案:
2.1门户网站系统
江汉油田图书馆门户网站是在网上访问图书馆知识资源的入口点。主要任务为:
信息。包括新闻公告、专题资源、新书推荐、专题服务、读者指南、下载浏览器、FAQ等。这些栏目具有动态更新的特点,属于图书馆日常业务工作范畴,需要进行授权管理,规范数据加工过程与数据格式,及时、及时更新。这些栏目的实现是通过图书馆网站的功能来完成的。
系统嵌入。如电子资源、馆藏检索、咨询台、馆际互借与原文传递、站内导航等,各栏目分别由一个个功能独立的应用系统支持,构成了图书馆数字服务平台。这些子系统的建设可以引进第三方成熟产品,也可以自主开发。在建设过程中,网站系统扮演着重要的角色,它可以实现对这些栏目的创建、修改、删除等管理操作,以便支持这些功能。
2.2电子图书库
江汉油田图书馆目前尚没有图书数据库。为了满足油田广大员工对电子图书的需求,目前急需建设一个能够与已建资源相互补充的电子图书库。由于之前的期刊、论文等资源相对比较专业,所以此项目需建设一个集石化、采矿、工业技术图书及综合社科类图书资源为一体的综合性图书数据库。
江汉油田电子图书数据库的读者定位为江汉油田的内部员工,所有江汉油田的员工将可以通过江汉油田内部局域网或互联网在任何时间任何地点访问江汉油田的电子图书数据库。超级秘书网
为了能够使得电子图书数据库与传统纸书起到相互补充、相互带动的作用,江汉油田的电子图书数据库需要与现有的纸书管理自动化系统实现无缝连接。通过纸质书系统与电子书系统的互联和互检,读者将能够从纸书图书馆到电子图书馆进行自由的切换访问并获取相应的借阅、查询等服务。
电子图书库应该具备资源管理、系统管理、用户管理等主体功能,为了能够及时监控电子图书的借阅、流通和使用情况,电子图书库的管理平台需要提供相关统计功能,并能定期生产统计报告,以方便图书馆迅速了解图书借阅情况,并调整相应服务策略或进行相关决策。
用户管理方面需要实现两者管理方式,lP范围用户管理和非IP范围用户管理。资源管理方面可以设置相关的检索方式,读者可以通过系统检索电子图书,实现简单检索、模糊检索、全文检索、分类导航等多种检索方式,无论是从书号、书名、作者还是图书类别或图书内容等都可以实现查询。为了能够保证广大江汉油田员工能够第一时间获得更多好书和新书,电子图书库的图书资源需能够定期更新,更新后的资源能迅速上架。
关键词:铝合金钻杆,钢接头,地质勘探,深孔钻探
1.铝合金钻杆的特点
(1)与传统钻杆材料钢相比,铝合金具有宝贵的物理力学性能。铝合金的密度和弹性模量几乎是钢的1/3,而比强度(断裂强度极限与密度之比)却是钢的1.5~2倍。
(2)铝合金钻杆质量轻,在钻机能力一定的条件下,用铝钻杆能钻达钢钻杆无法达到的深度。俄罗斯曾用400t能力的钻机钻成世界最深的СГ- 3井(12262m) ,用300t钻机钻成7000m深井。
(3)铝合金在腐蚀环境中的稳定性非常好。它表面覆盖一层稳定的氧化膜阻止与环境的进一步反应,可用于任何浓度的硫化氢和二氧化碳环境,而且其抗腐蚀能力与温度无关。
(4)铝合金钻杆与井壁的磨阻小,可减轻起下钻的阻卡。铝钻杆的浮力系数比钢小得多,可节省20%~25%的起下钻时间,并节省燃料。所以,铝合金钻杆用于3000m以深的钻井最有效。
(5)在相同井眼曲率下,铝合金钻杆的弯曲应力远小于钢钻杆,从而适用于钻斜井、曲率半径小的定向井和水平段长的水平井。
(6)铝合金钻杆具有和镍钴合金相似的无磁特性,方便随钻测量仪器的使用。
(7)铝合金钻柱对裸眼和套管的作用力减小,能有效地保护套管,适应裸眼段更长的井。铝合金钻杆内泥浆的流动阻力小,可提高钻头的水功率。论文参考。
(8)铝合金钻杆的钢接头可按API标准加工丝扣,正常条件下,一般不会因丝扣磨损而更换钻杆。论文参考。
(9)钻探(井)属于高风险性行业,孔内事故在所难免,尤其是卡钻或钻杆折断事故时有发生。使用钢钻杆时处理孔内钻杆事故常需要漫长的时间,甚至造成钻孔报废。而处理铝合金钻杆事故时,用一般牙轮钻头就可把井下铝合金钻具“消灭掉”,钻速可达30m/h左右。
2.钻杆材料分析
目前世界上已有的钢钻杆、铝合金钻杆和钛合金钻杆基本参数对比,其中钢钻杆的密度、弹性模量最高,但自重过大对深孔钻机的提升能力要求高;铝合金钻杆的密度、弹性模量最低,线膨胀系数最高,可适用于陆地深孔钻进和海底钻进;钛合金钻杆的密度、弹性模量和线膨胀系数都居中,应该是理想的深孔钻探用管材,但其接近天文数字的价格使用户无法承受。
GB/T 20659 - 2006/ISO 15546: 2002中列举了4组铝合金钻杆。其中第二组钻杆最常用,价格也最低,其主要成分为Al-Zn-Mg,最小屈服强度480MPa,最小抗拉强度530MPa (20℃时) ,最小伸长率7%。虽然最高使用温度仅120℃,但对于地质勘探深孔作业而言足够了。高可靠性铝钻杆的抗腐蚀性其腐蚀速度表示每平方米表面积的铝钻杆在不同介质中每小时因腐蚀造成的失重(g)。可见,铝钻杆在碱环境、酸环境下很少腐蚀,而在全饱和的H2S环境下完全不腐蚀。这对于复杂地质条件下使用泥浆化学处理剂和钻进具有腐蚀性的矿产或地下水非常有利。
3.钻杆工艺分析
铝合金钻杆柱的关键结构要素是铝钻杆与钢接头的连接问题。俄罗斯传统铝钻杆采用无止推面的三角形丝扣连接,而高可靠性铝钻杆的连接方式有3个特点: (1)采用梯形丝扣与接头连接;(2)铝钻杆设置了内支撑端面和锥形配合面;(3)通过高温装配工艺实现丝扣、配合面及支撑端面的过盈配合。
在深井(尤其是斜井和水平井)钻进条件下,钻杆柱最容易发生疲劳破坏。而新型铝钻杆的锥形配合面及支撑端面可减轻丝扣的负担,明显提高接头的抗疲劳指标, 比普通三角形螺纹提高抗疲劳强度60%-80%。这类铝钻杆自1993年起已成功用于海洋深水钻井作业。
4.钻杆在深孔中的应用
铝合金钻杆已经在国内外的科学钻探和石油钻井(包括斜井和水平井)中应用,展现了用小吨位钻机钻进深孔的良好前景。(1)铝合金钻杆在俄罗斯СГ-3 超深井的应用。采用高可靠性铝合金钻杆是俄罗斯СГ-3井创造世界超深井纪录的关键技术之一。现场400t能力的钻机额定最大井深为8000m,但用铝合金钻杆取代钢钻杆后钻成了世界最深的井( 12262m) 。统计该井195个回次中¢147mmX11mm规格的铝合金钻杆磨损情况表明,最大磨损量发生在7000~8000m井段,其中钢接头最大磨损618mm,由于钢接头的保护铝合金钻杆本体的最大磨损量仅为0.92mm。(2)铝合金钻杆在塔里木某勘探井的应用。该井井深7600 m,水平位移达1000 m,基本钻进参数:钻压200 kN,转速65 r/min,泵量21 L / s,钻井液密度210 g/ cm3 ,钻速118 m /h。钻进与提升时使用不同钻杆的效果,是使用铝钻杆+钢钻杆除了钻杆伸长量有所增加外,整个钻杆柱的重量、大钩载荷、总阻力、扭矩、水力损失等参数都明显下降。论文参考。
5.结论
深部钻探不能仅着眼于大型深孔设备,还可以在钻杆柱的材质上想办法,在不更换大吨位钻机的前提下使钻孔钻得更深。因此,近年来轻质铝合金钻杆成了国内外同行关注的热点。20世纪60年代初,苏联开始在钻井中使用铝合金钻杆,经过不断改进,目前俄罗斯已批量生产达世界领先水平的高可靠性铝合金钻杆并大量出口。欧盟在俄罗斯铝合金钻杆标准的基础上,于2002年制定了石油天然气工业用铝合金钻杆的国际标准,其地位与美国制定的钢钻杆API国际标准等同。由我国中石油管材所提出,高蓉等人承担制定的等同标准于2006年12月15日作为中华人民共和国国家标准《石油天然气工业铝合金钻杆》正式,自2007年5月1日起实施。因此,让国内钻探技术人员全面了解铝合金钻杆的特点及其在深孔中的应用前景是十分必要的。随着地质工作向深部发展,随着我国自2007年5月1日起正式实施铝合金钻杆国家标准,铝合金钻杆成了国内同行关注的热点。与传统钢钻杆相比,铝合金钻杆在自重、比强度、弹性和耐腐蚀性等方面具有突出的优点。在钻机能力一定的条件下,用铝合金钻杆能钻达钢钻杆无法达到的深度。高可靠性铝合金钻杆采用与钢接头连接的新方法和高温装配工艺,使其在深井、斜井和大位移水平井钻进中可明显提高抗疲劳强度,在深孔、斜孔和水平孔中具有良好的应用前景。铝合金钻杆耐腐蚀,对天然气和煤层气开发(尤其在钢钻杆易发生“氢脆”的井区)具有重要的意义。
参考文献:
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一、
二、三等奖,所撰写的论文曾获行业优秀科技论文奖。20**年9月,应邀作为行业内的唯一专家并担任专家组的副组长协助组长(王思敬院士)较好地完成了港珠澳大桥的工程可行性研究阶段的工程勘察评审。主持的广梧高速公路双凤至平台段交通部典型示范工程的工程勘察项目,采用了多项领先技术,有效地解决了山区高速公路的工程勘察难题,获得评审专家的好评。
该同志多次被评为单位双文明先进个人,**年被评为广东省交通厅优秀党员,**年获98年度广东省交通厅全省加快交通基础设施建设先进个人,20**年评为广东省交通集团优秀党员,20**年获教授级高级工程师任职资格,20**年被聘为中山大学地球科学系地质工程专业硕士点兼职教授。
在19年的工作中,该同志,主持或审核了数十座大桥、特大桥、数百公里高速公路、数十公里隧道的勘察工作,突出在如下几个方面:
1、主持完成国家重点工程在同三国道主干线粤境广湛高速公路阳江—茂名、电白官珠—坡心段近100km的线路上,部分路段分布有高液限土,这种土透水性很差,并具有较强的膨胀性,毛细现象也很显著,浸水后能较长时间保持水分,承载力很小,并具有“弹簧”的性质,不易压实,故不宜作为路堤填料。如严格按施工规范,就会出现大量的弃方,工程造价会大大增加,而且弃方既要多占土地,又可能造成二次污染环境。为了解决这个技术难题,其利用坚实地球化学的理论基础,从微观上找出化学风化形成高液限土的原理。通过了解高液限土的形成过程,发现其与普通的风化土最大的区别在于其分子结构中多了大量的水分子,且不是游离的水分子,而成为了结构水,一般在地下水位以下不易分离,从而导致其工程性质差,不宜用常规的方法处理。要处理高液限土,首先应想办法去掉其结构水,用化学的方法就是通过掺进化学原料并充分拌和(水泥、石灰、粉煤灰等),通过化学反应,置换其水分子,达到彻底改变其性质的目的,但成本高,仅适用于量小的范围,大范围的经济处理是用物理方法处理:凉晒。通过严密的施工组织和施工工艺,凉晒除掉大部分结构水后,应与地下水、地表水隔离,防止其吸咐水分再成为无法压实“弹簧”土,凉晒后的高液限土应填在压实度90的区域,并应遵循上、下封,包边及排水的处治方案,做到既保证工程质量,又经济合理,更有利于土地利用和环保,经济效益和社会效益明显。
2、审核完成省重点工程汕梅高速公路柚树下至清潭段左线7.52km详勘,地处莲花山断裂带,该隧道群围岩节理、裂隙发育,受断层的影响,洞内局部出现涌水,围岩类别复杂多变,采用物探结合钻探对围岩类别进行划分,运用国际上流行“要害块”理论对围岩进行评价,准确、安全有效采取相应的支护形式,在开挖过程实施动态观测,及时变更围岩类别和支护形式,做到既安全,又能有效控制投资,业主的质量目标是创国优工程,该项目获20**年度广东省优秀工程勘察一等奖。
3、主持完成广东省西部沿海高速公路镇海湾大桥勘察,采用了当时国内领先的地震勘探测点定位系统。在工可阶段,桥位综合地震勘探在海域采用声纳测深、浅层剖面和单道地震探测,在陆地及沿海浅滩采用横波反射法和折射波法,在海域采用了差分GPS全球卫星定位系统进行动态定位和导航,有效地确保了测线测点的准确性,由于采用了先进的导航定迹技术,所采集的数据有效可靠,通过解译对比,有效准确地解译出地桥位区的主要地质构造、不良地质问题。根据解译的成果针对性采用综合勘察手段,以较少的勘察工作量探明复杂的工程地质问题,该项目获20**年度广东省优秀工程勘察二等奖。
4、在新技术应用上,为配合山区高速公路选线的要求,我院承担的国家重点规划线广梧高速公路云浮河口—郁南平台段(主线长98.822km,支线长31.1**km,比较线长92km)工程可行性研究中(后双凤至平台段被交通部定为勘察设计典型示范工程),路线所经区域主要为山岭重丘区,常规的地质调查难以适应地质选线的需要,为防止项目实施阶段才发现不良地质隐患,如大的断褶构造带、滑坡、崩塌、软弱岩土层、岩溶、煤系地层、采空区等,其主持应用遥感地质解译技术解决公路选线过程中的不良地质和非凡性岩土问题,这在我院尚属首次,填补了我省公路工程地质遥感解译技术的空白,在项目的初勘阶段采用了先进的瞬态面波技术可控源技术,得到了该工程评审会专家的好评。
此外,该同志**年度主持完成中山港大桥工程勘察获广东省优秀工程勘察二等奖;20**年度主持完成的番禺大桥勘察获广东省优秀工程勘察三等奖;20**年度同三国道主干线粤境高速公路汕头至汾水关段工程勘察作为主要参加者获广东省优秀工程勘察二等奖。
论文关键词:公路工程地质勘察报告报告编写
论文摘要:公路工程地质勘察报告是公路路基、构筑物设计和施工的重要依据。报告要充分搜集利用相关的工程地质资料,做到内容齐全,论据充足,重点突出,正确评价公路构筑物的场地条件、地基岩土条件和特殊问题,为公路工程设计和施工提供合理适用的建议。
公路工程地质勘察报告是公路工程地质勘察的最终成果,是公路路基及构筑物地基基础设计和施工的重要依据。报告是否正确反映工程地质条件和岩土工程特点,关系到工程设计和施工能否安全可靠、措施得当、经济合理。当然,不同的工程项目,不同的勘察阶段,报告反映的内容和侧重有所不同。下面谈一谈有关公路工程地质勘察报告的编写工作。
一、公路工程地质勘察内容
1.路线工程地质勘察。主要查明与路线方案及路线布设有关的地质问题。选择地质条件相对良好的路线方案,在地形、地质条件复杂的地段,重点调查对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题,确定路线的合理布设。
2.路基、路面工程地质勘察。在初勘、定测阶段,根据选定的路线位置,对中线两侧一定范围的地带,进行详细的工程地质勘察,为路基路面的设计与施工提供工程地质和水文地质资料。
3.桥涵工程地质勘察。按初勘、详勘阶段的不同深度要求,进行相应的工程地质勘察,为桥涵的基础设计提供地质资料。一是对各比较方案进行调查,配合路线、桥梁专业人员,选择地质条件比较好的桥位;二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察,为桥梁及其附属工程的设计和施工提供所需要的地质资料。
4.隧道工程地质勘察。隧道多是路线布设的控制点且影响路线方案的选择。通常包括两项内容:一是隧道方案与位置的选择,包括隧道与展线或明挖的比较;二是隧道洞口与洞身的勘察。
5.天然筑路材料工程地质勘察。筑路材料勘察的任务是充分发掘、改造和就近利用沿线的一切材料对分布在沿线的天然筑路材料和工业废料,按初勘和详勘阶段的不同深度进行勘察,为公路设计提供筑路材料的资料。
二、报告的编制程序
1.外业实物工作量的汇集、检查和统计。此项工作应于外业结束后即进行。首先应检查各项资料是否齐全,特别是试验资料是否出全,同时可编制测量成果表、勘察工作量统计表和勘探点(钻孔)工程地质平面图。
2.对照原位测试和土工试验资料,校正现场地质编录。这是一项很重要的工作,但往往被忽视,从而出现野外定名与试验资料相矛盾,鉴定砂土的状态与原位测试和试验资料相矛盾。
3.对整个报告进行框架结构规划。由于公路工程地质有其特殊性,属于多专业合作工程。因此,对整个报告提前进行整体框架结构规划是十分必要的。
4.编绘钻孔工程地质综合柱状图。柱状图中标明各层的地质年代、成因类型、承载力基本容许值、摩阻力标准值和地下水位及地质描述。
5.划分岩土工程地质层,编制分层统计表,进行数理统计。地基岩土的分层恰当与否,直接关系到评价的正确性和准确性。因此,此项工作必须按地质年代、成因类型、岩性、状态、风化程度、物理力学特征来综合考虑,正确地划分每一个单元的岩土层。另外应注意,工程地质层的划分,不是越细越好,当然也不是越粗越好,除了遵循一般的划分原则之外,还应结合工程对象进行划分。在正确划分出工程地质层后,编制分层统计表。最后,进行分层试验资料的数理统计,查算分层承载力。
6.编绘工程地质纵断面图和其他专门图件。公路工程地质纵断面图是公路工程地质勘察报告的重要组成部分,对公路工程的设计和施工有着重要意义。
7.编写工点工程地质勘察报告。按以上顺序进行工作可减少重复,提高效率;避免差错,保证质量。
8.编写全线工程地质总说明书。总说明书是报告的核心框架,它全面地分析了整条路线的工程特征,是设计人员掌握全线地质情况的指南。
三、全线工程地质总说明书论述的主要内容
一个完整的全线工程地质总说明书应由下面几部分组成:
1.前言:要叙述工程概况、勘察的目的和任务,勘察依据、勘察的方法和完成的工作量。本部分重点要注意的是:公路的等级,勘察所属阶段,编制报告所使用的规范、规程一定要保证是现行版本,已经废弃的规范不能作为勘察依据。
2.工程地质条件:自然地理、气象和水文条件、地形地貌、区域地质构造、区域地层岩性、工程地质分区。地震活动性和抗震设计主要参数、沿线不良地质和特殊性岩土问题、水文地质特征。
3.岩土的主要物理力学指标:本部分主要是把整条路线的岩土参数,按照岩土形成时间、成因及性质进行数据分类统计分析,然后依据分析结果对各类岩土进行概括性评价。
4.工程地质评价:包括勘区稳定性和适宜性的评价、重点工点工程地质评价和路线方案评价。对于路线方案的比较,主要根据各路线方案所经地区的地质情况的差异进行比较分析,最终推荐出地质情况相对较好的路线方案。
5.沿线天然筑路材料:取土场要依据有关规范的要求,根据土料强度CBR、含水率W、液限WP、塑性指数Ip等参数对料场质量进行评述。
6.结论及建议:结论是勘察报告的精华,一般包括以下几点:(1)区域地质构造单元、地震参数和建筑适宜性的评价;(2)勘区不良地质、特殊性岩土的分布及地质灾害对工程影响的大小;(3)重要构筑物的地基情况、基础形式及其他处理措施;(4)勘区内的地下水及地表水的腐蚀性评价;(5)路线方案的评选;(6)其他需要专门说明的问题。
7.附表及附图:全线工程地质总说明书的附表和附图主要包括:完成工程量一览表、地震液化判别计算表、水质评价表、水质分析报告、路基分段说明表、不良地质地段表、区域地质构造图、路线工程地质平面图、路线工程地质纵断面图、取土场工程地质柱状图、路基工程地质柱状图等。
四、工点工程地质勘察报告的内容
应根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等具体情况确定,主要包括以下内容:
1.拟建工程概述,介绍拟建构筑物的地理位置、中心里程和规模。
2.勘察方法和勘察任务布置,介绍本工点所使用的勘察手段及布设工作量的多少。
3.地质地貌概况,应从以下三个方面加以论述:(1)地质结构。主要阐述的内容是:地层(岩石)、岩性、厚度;构造形迹,路线所经地区的构造状况,构造与线路关系及影响程度;岩层中节理、裂隙发育情况和风化、破碎程度;(2)地貌。包括勘察场地的地貌部位、主要形态、次一级地貌单元划分;(3)不良地质现象。包括勘察场地及其周围有无滑坡、崩塌、塌陷、潜蚀、冲沟、地裂缝等不良地质现象。
4.地基岩土分层及其物理力学性质,这一部分是工点工程地质勘察报告着重论述的问题,为工程地质评价、基础类型和地基处理方案建议提供基础数据。下面介绍分层的原则和分层叙述的内容:
(1)分层原则。土层按地质时代、成因类型、岩性、状态和物理力学性质划分;岩层按岩性、风化程度、物理力学性质划分。厚度小、分布局限的可作夹层处理,厚度小而反复出现可作互层处理。
(2)分层编号方法。常见三种编号法:第一,从上至下连续编号,即①、②、③……层;第二,土层、岩层分别连续编号,如土层Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3……岩层Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3……第三,按土、石大类和土层成因类型分别编号。如某工地填土1;冲积黏土2-1、冲积粉质黏土2-2,冲积细砂2-3;残积可塑状粉质黏土3-1、残积硬塑状粉质黏土3-2;强风化花岗岩4-1,中风化花岗岩4-2,微风花岗岩4-3。目前,大多数分层是采用第一种方法,并已逐步地加以完善。总之,地基岩土分层编号、编排方法应根据勘察的实际情况,以简单明了,叙述方便为原则。
(3)分层叙述内容。对每一层岩土,要叙述如下的内容:
分布:通常有“普遍”、“较普遍”、“广泛”、“较广泛”、“局限”、“仅见于”等用语。
埋藏条件:包括层顶埋藏深度、标高、厚度。
岩性和状态:土层,要叙述颜色、成分、饱和度、稠度、密实度、分选性等;岩层,要叙述颜色、矿物成分、结构、构造、节理裂隙发育情况、风化程度、岩心完整程度;裂隙的发育情况,要描述裂隙的产状、密度、张闭性质、充填情况;关于岩心的完整程度,除区分完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎外,还应描述岩心的形状,即区分出长柱状、短柱状、饼状、碎块状等。取样和试验数据:应叙述取样个数、主要物理力学性质指标。对叙述的每一物理力学指标,应有最大值、最小值、平均值和经数理统计后的修正值。
原位测试情况:包括试验类别、次数和主要数据。也应叙述其最大值、最小值、平均值和经数理统计后的修正值。
承载力:据土工试验资料和原位测试资料分别查算承载力基本容许值和摩阻力标准值。
5.地下水简述:地下水是决定场地工程地质条件的重要因素。报告中一般涉及有关地下水的参数有:(1)地下水埋藏条件:是孔隙水,或是裂隙水,或是岩溶水;是承压水,或是潜水,或是滞水,或是层间水,含水岩组的岩性,渗透性大小空间分布特征。(2)地下水的动态:水位水量随年度、季节等时段的变化规律和幅度大小,水质变化情况,径流方向的变化。(3)补径排条件:补给区在哪,补给量多大,补给范围多大;径流区在哪,径流量多大,径流方向如何;排泄区在哪,排汇量多少。(4)水质特征:一般性指标,腐蚀性指标,特殊指标(如矿泉水)。
6.场地稳定性和适宜性的评价:场地稳定性评价主要是选址和初勘阶段的任务。应从以下几个方面加以论述:(1)场地所处的地质构造部位,有无活动断层通过,附近有无发震断层;(2)地震基本烈度,地震动峰值加速度;(3)场地所在地貌部位,地形平缓程度,是否临江河湖海,或临近陡崖深谷;(4)场地及其附近有无不良地质现象,其发展趋势如何;(5)地层产状,节理裂隙产状,地基土中有无软弱层或可液化砂土;(6)地下水对基础有无不良影响。报告对场地稳定性作出评价的同时,应对不良地质作用的防治,增强建筑物稳定性方面的措施提供建议。
7.其他专门要求,论述的问题对于设计部门提出的一些专门问题,报告应予以论述。
8.结论与建议。一般来说,上列概述、地基岩土分层及其物理力学性质、地下水简述和结论与建议等四项,是每个勘察报告必须叙述的内容。总之,要根据勘察项目的实际情况,尽量做到报告内容齐全、重点突出、条理通顺、文字简练、论据充实、结论明确、简明扼要、合理适用。
9.对于公路工程中的收费站及服务区的勘察及报告编写,属于工业与民用建筑范畴,要依据现行版的《岩土工程勘察规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑地震设计规范》和其他相关规范。
五、工程地质图表编制要点
1.综合工程地质平面图,在总说明中的附图,要求提纲契领,应纲要性标出各种工程地质现象,或可作专门图件,不能图省事以“路线工程地质平面图”来替代“综合工程地质平面图”。
2.勘探点平面布置图,勘探点平面布置图是在地形图上标明工程构筑物、各勘探点、各现场原位测试点以及勘探剖面线的位置,并注明各勘探点、原位测试点的坐标及高程。该图应在较大比例尺的工程地质图上进行编制,地形地貌复杂时应专门作测绘工作。
3.钻孔柱状图,反映场地的地层变化情况,在图上应标明地层代号、岩土分层序号、层底深度、层底标高、层厚、地质柱状图、钻孔结构、岩心采取率、岩土取样深度和样号、原位测试深度和相关数据。在柱状图的上方,应标明钻孔编号、里程、坐标、孔口标高、地下水静止水位埋深、施工日期等。柱状图比例尺一般采用整比例,如1∶100或1∶150。
4.工程地质剖面图,此图是作为地基基础设计的主要图件。其质量好坏的关键在于:剖面线的布设是否恰当;地基岩土分层是否正确;分层界线,尤其是透镜体层、岩性渐变线的勾连是否合理;剖面线纵横比例尺的选择是否恰当。理论上剖面比例尺的选择,应尽量使纵、横比例尺一致或相差不大,以便真实反映地层产状,但由于公路工程中的构筑物一般呈条带状,如大中桥等,致使纵、横比例尺一般相差较大,一般横比例尺采用(1∶2000),受报告篇幅影响,纵比例尺一般采用(1∶200)~(1∶500),具体比例要按钻孔的深度而定。在剖面图上,必须标上剖面线号,如6-6′或F-F′。剖面中各孔柱,应标明分层深度、钻孔孔深和岩性花纹,以及岩土取样位置及原位测试位置和相关数据。在剖面图旁侧,应用垂直线比例尺标注标高,孔口高程须与标注的标高一致。剖面上邻孔间的距离用数字写明,并附上岩性图例。
5.土工试验成果表,主要有抗剪强度曲线、压缩曲线等,一般由土工试验室提供。
6.现场原位测试图件,包括载荷试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、十字板剪切试验等的成果图件。
7.桩基力学参数表,如果建议采用桩基础,应按选用的桩型列出分层桩周摩擦力,并考虑桩的入土深度确定桩端土承载力。除上述附表之外。有的分层复杂时,应编制地基岩土划分及其埋藏条件表。
8.其他专门图件,对于特殊地质条件及专门性工程,根据各自的特殊需要,绘制相应的专门图件等。
六、结语
本文简单介绍了公路工程地质勘察报告的编制方法,由于公路工程的勘察阶段较多,线路工程所跨越的地质单元繁杂,一般每个工程对报告的编制都会有特殊的要求,因此本文很难将各种情况一一尽述,更详尽的内容,有待于进一步论述。
参考文献
[1]公路工程地质勘察规范(JTJ064-98)[S].
[2]工程地质手册(第四版).