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1、工程勘察GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL111No111全景式钻孔电视成像技术在钻孔编录中的应用研究刘福权(福建华东岩土工程有限公司)摘要介绍了全景式钻孔电视成像系统的测试工作原理,论证了钻孔电视成像技术在工程勘测中的适用性。通过对钻孔节理裂隙产状进行统计分析,达到了对钻孔电视检测成果定量解释的目的。同时,应用钻孔电视成像技术对地质构造和构造层面等进行了定位和划分。通过成像法编录成果与常规岩芯编录成果的对比分析,总结成像法编录的优缺点,提出以钻孔电视为主,钻探取芯为辅的勘探方法。关键词钻孔电视钻孔编录大坝钻探取芯技术由于可获得地层的岩石芯样作进径
2、范围为:56~500mm。磁力计通过探测地球磁场一步的试验分析,因而在工程勘探中得到广泛应用,来推断出磁北极方向。测斜仪测定钻孔倾斜角度,但是钻探取芯技术存在着取芯率不足,取芯质量无测斜精度为?015b。法保证;钻孔时间长;无法得到岩石构造、裂隙的原测试深度的计算由孔口支架上的高精度光电编[1]始产状等缺点。与钻孔取芯相比,钻孔电视成像码盘完成。光电编码盘以200脉冲/周的精度输出技术能得到直观的图像数据,这些图像数据能反映脉冲,主机系统根据接受到的脉冲信号进行深度计[2]更加丰富和精确的地质信息。数,计数精度为011mm。测试速度(探头下放的速度)与摄像头旋转速1全景式钻孔
3、电视光学成像检测原理度、视野以及钻孔孔径等因素有关,在测试时应根据全景式钻孔电视光学成像技术采用的是圆锥形现场的实际情况调整。一般情况下,测试速度为1导向镜反射环状图像法拍摄。光学探头采用高亮度~3m。LED半导体作为信号源。信号源发射的光信号经在拍摄井壁图像的同时,测试深度数据、探头方井壁反射后,被摄像头接受,并形成一个像点。摄像位数据和钻孔倾斜数据被同步记录在各环图像数据头旋转一周采集到环状的井壁图像。探头在钻孔内中,共同构成完整的钻孔电视成像数据,最终以位图连续行进,便可拍摄到一系列的图像环,计算机将这图像的形式显示,以便后期的分析处理。些图像环按深度顺序拼接后,得到钻
4、孔孔壁的连续2资料解释图像。同时计算机将采集到的图像环按北东南西的方向顺序展开,即构成光学成像,并具有空间定位的钻孔电视图像一般是通过MPGE转换卡将图柱状展开图。像转换成MPGE格式的动画,以真彩色24位RGB光学探头由向下拍摄的摄像头和高精度双曲面值形式存入计算机文件中。然后用分析处理软件得[4]反射圆锥镜组成,可拍摄360b范围内的孔壁图像。到节理或裂隙的产状等信息。探头封装在直径52mm的无磁不锈钢探管中。探头资料解释界面如图1所示,界面大致可分为三内装有无色胶状透明油,不仅提高了仪器整体耐压个区域:值和测试深度,而且解决了起雾问题,使探头能适应(1)左侧为钻孔岩芯柱
5、状图。柱状图可利用下各种工作环境。方的滚动条控制其在360b内旋转;探头内的数据采集系统包括摄像头、磁力计、测(2)中间为岩芯柱状图按北东南西展开的位图[3]斜仪。摄像头采用彩色低照度摄像头,CCD像素图像,该图像能将钻孔岩芯按成像图的空间定位数数为795@596,水平分辨率为795pixels。可探测孔据恢复芯样在钻孔中的原位姿态;1收稿日期22008-04-2670岩土工程界第11卷第11期工程勘察图3井径方向上被测物体几何尺寸计算示意图节理、裂隙的产状(深度、倾角和倾向)。具体计算方法如图4、5。图1数据处理界面(3)右侧是解译区,是技术人员依据图像特征,对构造异常、裂
6、隙面、节理面及地层界面等的具体位置、产状等性状进行详细描述。图中可见一条厚约50mm的石英脉,三条近似平行的隐节理,以及一条宽4~24mm的节理。而右侧则分别描述了各个层面的具体位置和产状。图4垂直钻孔中岩体节理产状计算示意图3测试数据处理铅直孔:高差$h:$h=arc(zb-za);倾角H:H=311测试深度的计算arctan($h/d)(d为钻孔直径);倾向:(U;U=W(W)为最低点A所在方位)。在检测中,测试深度的计算是沿井轴方向进行斜孔:斜孔产状的计算以铅直孔计算为基础。的。主机系统每隔0105ms计算测试点钻孔的倾向深度h=L#cosB(L选取的特征点在图上的深度
7、,B倾角。对于井轴上的任一点,钻孔的倾斜可用方位为钻孔倾角);倾角和倾向可用解析学理论计算,利角A和倾角D表示(图2)。用相同原点的两个空间坐标系旋转公式计算:xb=xacosA1+yacosA2+zacosA3yb=xacosB1+yacosB2+zacosB3zb=xacosC1+yacosC2+zacosC3通过三次坐标旋转可得出上式中九个方向余弦的计图2倾角方位示意图算式:cosA1=cosDcosH-sinDcosWsinH312地质构造产状的计算cosA2=-cosDsinH-sinDcos
