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北极星电力网技术频道 作者:未知 2010/9/30 10:15:46
2.2跨孔法测试技术方法
2.2.1钻孔
钻孔是跨孔试验现场工作的第一步，其中包括钻孔尺寸、钻孔布置、下套管与灌浆、钻孔垂直度量测等内容。
(1)钻孔尺寸和布置跨孔试验的钻孔深度应不小于工程需要波速勘测深度，核岛通常要求100m左右。钻孔直径应保证振源和检波器能顺利地在孔中或套管中上下移动。在此前提下孔径应尽量减小，这是因为无套管的小口径钻孔比较稳定，且对孔围岩土介质扰动较小。跨孔试验一般采用一孔激振、二孔接收和直线排列钻孔方式，这样可以根据相邻两接收孔间波传播历时之差来计算波速，消除了触发器、套管和回填等方面的影响。试验孔应布置在核岛内。钻孔布置中的一个重要参数是钻孔间距。跨孔试验是按直达波的传播历时和孔间距来计算波速的。但在层状地层中，尤其是当下卧层波速大于测点地层波速时，若钻孔间距过大，检波器接收的初至波有可能不是直达波而是折射波。理论分析表明，由此带来的波速误差同样随孔间距的增大而增大。因此，在保证有足够计时精度的前提下，钻孔间距尽可能取小些，并且在确定孔距之前应认真分析钻孔的地层剖面，着重了解较薄低速地层的厚度，以及地层交界倾斜方向等情况。实际工作中可参考表1选用。
(2)下套管与灌浆技术在塑料套管未下钻孔之前，应先将最下面一根底口封闭，再用塑料管接口与上面相邻的管口接好。为了克服上浮力，需在管内注满水以促使其下沉。
试验表明，对套管和孔壁之间的环形间隔予以回填，则可保证孔内振源、检波器与地层间处于更好的耦合状态。采用干砂充填因其密实度和胶结性差而常使试验结果有较大的离散。因此，建议工程上对套管和孔壁间的间隙大多采用灌浆法处理，目前工程上已成功采用压水试验橡皮止水阀作为逆止阀。下套管前在其底部拧上单路环形逆止阀，当套管全部下好后，在套管中心下灌浆管，并且在灌浆底部接上阻塞器，然后在地表对阻塞器中橡皮囊充气至其与套管紧固为止，这时即可灌浆。灌浆完毕，打开阻塞器气门，将灌浆管拔出。
(3)钻孔垂直度量测为了确保跨孔试验结果的精度，必须量测各个试验钻孔的垂直度，由此计算出振源与检波器间的真正水平距离。钻孔垂直度采用测斜仪量测，并且要求测斜仪要有足够的精度；扭角仪量测测点同测斜仪。测斜前应在钻孔内放在导槽的测斜管，其中一对导槽方向应尽可能与钻孔孔口连线一致。当测斜仪在导槽中滑动时，即可测定钻孔垂直度的变化。
2.2.2跨孔现场测试方法
在跨孔试验的钻孔数量、深度、孔径和孔距等参数确定后，完成钻孔，下好塑料套管和灌浆，将各孔口暂时封盖，钻机撤离现场。待灌浆一星期后，试验人员即可在现场进行波动测试工作。如果孔口标高有高差，应通过换算保证波动试验中振源和各检波器在孔中的标高相等。为了减小地表和传播路径弯曲性对波动试验的影响，最浅测点的深度一般宜选在0.4～1.0倍的孔距或2m左右。振源通过液压、检波器通过气囊在测点位置(通过测绳量测)与孔壁紧贴后，即可激发振源和接受波动信号。当记录波形觉得满意后，放松振源和检波器并将其下放至下一个测点进行试验，依次重复直至最后一个测点。跨孔试验中相邻测点间距常选用1～2m，也可根据实际需要适当稀疏或加密。
2.3跨孔资料整理分析
跨孔试验资料分析主要包括波型识别、波速计算及误差分析等方面。
2.3.1波型识别
跨孔试验中所记录的波形信号曲线主要由体波组成，一般可分三段来分析：第一段是从零时开始到直达波到达，信号除受外部干优出现毛刺外基本上是一条接近于直线的平稳段；第二段从波的第一个初至起到第二个初至止，此段属于P波，振幅小，频率高；第三段是以S波为主的部分，振幅大，频率低。为了准确分析资料，现场各测点的波形记录应反映以上特征。
对于现场波形记录，在室内尚须更准确分析，以确定波的初至点和传播时间。首先分别选择典型P波和S波信号进行频谱分析，确定各自主频，然后采用带通滤波器对原始信号进行滤波，这样可以增大信噪比。在分析波形记录的竖向分量的同时，还要参考两水平分量波形的特征，由于地层的各向异性，水平分量初至一般要比竖向分量稍早。
2.3.2波速计算
波型识别工作完成后，分别将量出的振源孔到第一接收孔、第二接收孔以及两接收孔间波的传播时间填到试验记录表上。根据钻孔垂直度计算出的直达波传播距离和相应传播时间求出波速，并将值列入记录表中。同一测点的三个试验波速值的相应误差应在10%以内，否则分析原因甚至重新测试。波速求出后，可根据有关公式计算土层其它动态参数，并绘制波速及其它动态参数随深度变化的关系曲线。
2.3.3误差分析
当同一测点计算出的S～R1、S～R2、R1～R2三个波速值相差大于10%时要分析原因。首先应核查钻孔垂直度和波初至时间是否有误，然后分析采样精度、记录时间、触发延迟、地层突变、测点位置等因素。如果以上分析仍不能解释，则须到现场重新做试验。
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