地?zé)峥辈熘械販販y試關(guān)鍵技術(shù)分析

（河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊 河北滄州061000）

（河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊 河北滄州061000）

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動了社會的進(jìn)步，面對當(dāng)前諸多的環(huán)境問題以及資源短缺狀況綠色發(fā)展開始得到越來越多人的認(rèn)可，人們加大了在可再生能源探索和利用上的投入，也正是如此促使了地?zé)峥辈斓陌l(fā)展和地溫測試技術(shù)的進(jìn)步。本文結(jié)合我國地?zé)峥辈彀l(fā)展現(xiàn)狀就地溫測試的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的研究和分析。

地?zé)峥辈斓販販y試關(guān)鍵技術(shù)

近些年來社會以及政府相關(guān)部門對于地?zé)峥辈斓販販y試的重視程度也日益提高。隨著我國公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日益完善，鐵路以及公路修建需要面臨更加多樣的環(huán)境，當(dāng)需要在地?zé)釁^(qū)域進(jìn)行鐵路建設(shè)時必須要對地質(zhì)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的勘察和測試，通過地溫測試關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用可以提高地?zé)嵩u價的準(zhǔn)確性和隧道建設(shè)的合理性。

1 地溫測試的影響因素

地溫測試在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及建筑業(yè)方面都有所應(yīng)用，而地?zé)峥辈熘械牡販販y試更是對地質(zhì)狀況預(yù)測的準(zhǔn)確性有著至關(guān)重要的影響。隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展我國地?zé)峥辈熘械販販y試技術(shù)也取得了一些進(jìn)步，鉆孔地溫測試目前應(yīng)用較多，且測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也較高。鉆孔施工、鉆孔結(jié)構(gòu)、地溫元件選擇與應(yīng)用、鉆孔結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)分析處理等都是關(guān)鍵的地?zé)峥辈斓販販y試技術(shù)。影響鉆孔地溫測試準(zhǔn)確性的因素有測試元件選擇的正確與否、測試流程的合理性、鉆孔以及鉆孔內(nèi)結(jié)構(gòu)、測溫管安裝是否恰當(dāng)以及測試數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性和處理的科學(xué)性等等。在實(shí)際的勘察過程中必須對這些因素進(jìn)行良好的控制和把握才能保證地溫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 地溫測試關(guān)鍵技術(shù)

2.1 地溫測試元件的選擇

進(jìn)行鉆孔地溫的測試時可以選擇多種測試元件，包括熱敏電阻、水銀溫度計以及熱電偶等等。近些年來熱敏電阻憑借其簡便的測試操作、準(zhǔn)確的測試結(jié)果和可重復(fù)利用的特性在地溫測試中應(yīng)用越來越多。熱敏電阻與水銀溫度計相比最大的優(yōu)勢就在于它對溫度的反應(yīng)更為靈敏，測試的精度也更高。地?zé)峥辈斓販販y試中應(yīng)用的熱敏電阻的體積較小，且可以將多個電阻連接起來制成電纜伸進(jìn)鉆孔中進(jìn)行溫度的測試，應(yīng)用起來十分的方便。目前地溫測試中應(yīng)用的熱敏電阻有隨溫度升高電阻值增大和隨溫度升高電阻值減小兩種。根據(jù)其不同的特性適用的范圍也有所差別，一般來說前者在正溫度環(huán)境下的反應(yīng)更為明顯可用于地?zé)岬販氐臏y試中，而后者則更適用于凍土地溫的測試。在實(shí)際的地?zé)峥辈熘邢嚓P(guān)技術(shù)人員對于區(qū)域的地溫要進(jìn)行預(yù)先的估計再選擇恰當(dāng)類型的熱敏電阻，再將熱敏電阻并聯(lián)成與鉆孔深度等長的溫度測試電纜將其放入鉆孔中測試其電阻值，再通過一系列的計算將其轉(zhuǎn)化為地溫數(shù)據(jù)。

2.2 測溫鉆孔技術(shù)

地?zé)峥辈熘械牡販販y試可以利用隧道勘察鉆孔，鉆孔深度以4m左右為宜，可以根據(jù)具體的需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在進(jìn)行測溫孔的鉆探過程中要嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，此外還需要注意以下幾點(diǎn)：一是鉆孔應(yīng)當(dāng)保證一定的斜度，保證孔內(nèi)作業(yè)的順利進(jìn)行，一般來說頂角偏差保證在1.5左右為宜。二是保證鉆孔口的穩(wěn)定。進(jìn)行孔口段鉆探時可適當(dāng)增加泥漿的比重和粘度，如果區(qū)域地層有破碎的情況，孔口最好用套管做好孔壁的維護(hù)。三是測溫管的放置。測溫管最好是鐵質(zhì)外層鍍鋅的，且管與管的連接處要保證牢固，不能出現(xiàn)破損以免漏水，測溫管的半徑一般在25mm左右，在安裝測溫管時要使管口略高于孔口。四是測溫管與測溫孔之間空隙的填充。這主要是為了保證地溫可以準(zhǔn)確傳遞到測溫管內(nèi)，填充物用細(xì)沙就可以。五是鉆探完成后孔口的處理。為了避免雨水等流入鉆孔內(nèi)影響測溫結(jié)果需要在鉆探完成后對孔口培土填高。

2.3 測試時間點(diǎn)的確定

在進(jìn)行鉆孔探測的過程中必須要保證溫度場的穩(wěn)定性，終孔后停鉆的時間要使得周圍巖層的溫度與鉆孔內(nèi)的溫度基本保持平衡，以免測試結(jié)果出現(xiàn)偏差，因而該過程中不可以在鉆孔的周圍使用沖洗液、泥漿等擾亂鉆孔周圍的溫度。但是在實(shí)踐過程中如果要使得鉆孔溫度達(dá)到完全的平衡需要耗費(fèi)大量的時間，延誤工期因而地溫測試應(yīng)當(dāng)在終孔后的一定時間內(nèi)進(jìn)行。青藏有著廣大的凍土區(qū)，鐵路也不可避免的需要經(jīng)過這些區(qū)域，在進(jìn)行該地的地溫測試時，鉆孔終孔10天后進(jìn)行了第一次測溫，此后又進(jìn)行了3次測溫，每次間隔在10到15天。在進(jìn)行地?zé)峥辈鞎r如果時間較為充足的話一般來說測試間隔為10天最為恰當(dāng)，測試的次數(shù)根據(jù)具體情況可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，正常情況下兩次測試的地溫差值在0.5℃以下時則該區(qū)域的地溫值已基本穩(wěn)定，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，反之若差值仍然較大則需要十天后再進(jìn)行下一次的測試，直至地溫穩(wěn)定為止。一般來說30天左右鉆孔溫度可以基本達(dá)到穩(wěn)定?？梢赃M(jìn)行地溫的測試。

2.4 地溫數(shù)據(jù)處理

地溫數(shù)據(jù)的處理主要包括恒溫帶深度確定、地溫梯度確定以及隧道溫度的確定三個方面。地表深度較淺位置的溫度一般會隨著外界空氣溫度的變化而變化稱之為變溫帶，恒溫帶位于變溫帶之下溫度不會隨外界的溫度而變化，可常年保持穩(wěn)定。在進(jìn)行地溫測試時首先要運(yùn)用長期的地溫觀測數(shù)據(jù)以及區(qū)域氣溫的數(shù)據(jù)，計算出恒溫層的具體位置之后才可進(jìn)行地溫的測試。恒溫層的地溫不受到大氣溫度的影響，但會受到隨著深度的增加而增加，我們將每增加100米所增高的溫度稱之為地?zé)嵩鰷芈省８鶕?jù)地?zé)嵩鑫穆每梢赃M(jìn)行地溫梯度的計算。如果鉆孔深度與隧道較為接近可直接根據(jù)測溫曲線確定隧道溫度，但在實(shí)際的勘測中往往鉆孔會偏移，這時需要根據(jù)實(shí)時測量的氣溫地溫數(shù)據(jù)結(jié)合熱傳導(dǎo)的規(guī)律進(jìn)行隧道溫度的計算。

3 結(jié)束語

根據(jù)以往的隧道施工以及朝前預(yù)報的實(shí)踐，地?zé)峥辈炜梢杂行У貙Φ貐^(qū)的地?zé)岚l(fā)育方式進(jìn)行預(yù)測，從而為道路施工提供參考，保證施工計劃的科學(xué)合理性。就目前來看地溫測試元件、測試數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及鉆孔技術(shù)等都是地溫測試的關(guān)鍵技術(shù)，技術(shù)人員要加強(qiáng)對于現(xiàn)有技術(shù)的完善和創(chuàng)新，促進(jìn)施工質(zhì)量和建設(shè)效益的提高。

[1]魏靜上海地區(qū)地源熱泵工程地溫場特征試驗研究 [J]-暖通空調(diào)2015（06）

[2]劉爭平鐵路工程地?zé)峥辈礻P(guān)鍵技術(shù)研究 [J]-鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計2014（01）

地?zé)峥辈熘械販販y試關(guān)鍵技術(shù)分析

■劉和民

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-207-1