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便携式原位浅层地温导热系数测试仪的研制及试验研究

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便携式原位浅层地温导热系数测试仪的研制及试验研究

作者：殷仁朝吉林大学

学位级别：硕士

我国的地热资源丰富，但目前开发利用仅有极小一部分，原因在于我国在地热探测技术方面发展相对滞后，对水热储层的探测准确率也不高。浅层测温法作为一种高效率低成本的地热资源勘探方法，在我国应用较少，原因在于我国浅层地温调查法... 详细信息

我国的地热资源丰富，但目前开发利用仅有极小一部分，原因在于我国在地热探测技术方面发展相对滞后，对水热储层的探测准确率也不高。浅层测温法作为一种高效率低成本的地热资源勘探方法，在我国应用较少，原因在于我国浅层地温调查法起步较晚，技术相对落后，以1米深度测温为主，效果不理想，同时缺少便携式现场原位测温设备。基于上述问题，本文提出设计研制便携式原位浅层地温导热系测试仪。该测试仪采用探针式测量探头测量导热系数和温度，探针内部封装为PT1000温度传感器和电阻加热丝，设计高精度的温度采集电路系统，并以微控制系统控制电路的工作，实现温度和导热系数的测试功能。测试仪以C#语言编制基于Windows系统的数据采集软件，并将基于线热源热传导的导热系数理论计算方法嵌入到数据采集软件，可通过数据采集软件控制电路工作和采集测试数据，实时计算分析数据并显示计算结果。针对探针设计贯入装置，并采用轻型汽油机作为动力。通过完成以上工作完成携式原位浅层地温导热系测试仪的研制，最后形成一套具有自主知识产权的高精度温度与导热系数测量的测试设备，并申请国家发明专利，其中实用新型专利已授权，发明专利已公开。本文采用日本进口的QTM瞬态导热仪对自主研制的便携式原位浅层地温导热系测试仪进行导热系数室内测试标定，利用测试仪分别对取自不同地方的粘土、粉土、细砂和粗砂在不同含水率的条件下进行导热系数测试，确定了测试仪的技术参数和适用范围。在以上工作的基础上，利用该测试仪在厦门进行现场浅层地温与导热系数测试试验研究，并对试验场地开展野外调查，收集工作场地的热异常现象和工程地质条件。现场分别测试1米和2米深度的温度和导热系数，同时记录测试点位的位置、环境、水位、地层构造等信息。室内研究地质与环境的综合影响，研究测试时间、深度、背景值、环境等因素对浅层地温调查法测试结果的影响规律，为浅层测温技术的推广应用打好基础。通过室内与室外现场试验表明，本文研制的便携式原位浅层地温导热系测试仪具有功能齐全，结构简单，测量快速准确，经济可靠，简单易行等特点，利用该仪器可准确高效地测得浅层地温和导热系数参数，采用该仪器进行浅层低温调查，可有效降低成本，提高工作效率，扩大测温范围，有利于浅层测温技术的推广和应用，对促进国家浅层地热能开发及缓解国内能源消耗压力具有重要的意义。

关键词：热探针高精度测温导热系数测量线热源法传热模型原位测试仪

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基于孔中雷达反射成像特征的岩溶定量化评价

中国岩溶 2021年第5期40卷 901-906页

作者：李录娟贾龙殷仁朝中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004 中国地质调查局岩溶塌陷防治技术创新中心广西桂林541004

为准确评价隐伏岩溶区的强岩溶发育特征,采用孔中雷达反射成像技术,利用不同地层的电性差异特征以及探测钻孔孔壁地层岩溶发育情况,并根据岩体中雷达反射波的强度衰减特性,建立钻孔雷达最大探测距离与地层岩溶率的关系,定量推算出地层... 详细信息

为准确评价隐伏岩溶区的强岩溶发育特征,采用孔中雷达反射成像技术,利用不同地层的电性差异特征以及探测钻孔孔壁地层岩溶发育情况,并根据岩体中雷达反射波的强度衰减特性,建立钻孔雷达最大探测距离与地层岩溶率的关系,定量推算出地层岩溶发育程度。结果表明:孔中雷达反射成像技术可获得钻孔半径10~30 m范围,甚至更远区域的岩溶发育信息。利用钻孔雷达最大探测距离与地层岩溶率的关系,可得到钻孔周边地层岩溶发育的定量化评价,分析各层位不同埋深的岩溶发育情况,可为地质勘察和工程建设提供更详实的基础数据,具有较好应用前景。

关键词：岩溶率地质雷达测井岩溶探测岩溶发育评价

钻孔雷达反射成像在岩溶发育场地探测中的应用

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中国岩溶 2019年第1期38卷 124-129页

作者：贾龙蒙彦潘宗源殷仁朝中国地质科学院岩溶地质研究所/中国地质调查局岩溶塌陷防治重点实验室广西桂林541004

我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷... 详细信息

我国岩溶区分布广泛,且复杂的岩溶现象对建筑安全、地基稳定以及场地勘察有较大影响。钻孔雷达作为一种井中地球物理方法,可以利用地下介质的物性差异查明岩溶发育的情况,弥补常规勘察手段在探测岩溶发育场地中存在的不足。依据钻孔雷达单孔反射信号的同相轴特征、反射波首波走时和反射波的衰减等特征,可判断钻孔周边未揭露溶洞和裂隙的分布,确定钻探揭露溶洞的水平方向直径以及岩石完整性,从而达到查明各种岩溶形态的规模、空间密度及其分布规律的目的,为工民建各项工程建设的设计和施工提供准确详尽的地质资料,确保工程的稳定性。

关键词：岩溶探测地质雷达钻孔雷达反射成像

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基于2m测温法的地热异常区探测及地温预测

吉林大学学报（地球科学版） 2017年第1期47卷 189-196页

作者：张延军张通殷仁朝郑杰刘彤谢洋洋吉林大学建设工程学院长春130026 地下水资源与环境教育部重点实验室长春130026 中国地质科学院岩溶地质研究所广西桂林541004 厦门市地质工程勘察院福建厦门361004

地热异常区的探测对于地热能开发利用至关重要。利用2 m测温法和相关仪器对厦门东山某热泉地区进行实地探测,获取1~2m深度地层温度和导热系数数据,绘制研究区2m深度温度等值线图和浅层热流密度分布云图,圈定地热异常区。运用一维稳态热... 详细信息

地热异常区的探测对于地热能开发利用至关重要。利用2 m测温法和相关仪器对厦门东山某热泉地区进行实地探测,获取1~2m深度地层温度和导热系数数据,绘制研究区2m深度温度等值线图和浅层热流密度分布云图,圈定地热异常区。运用一维稳态热传导模型对研究区20 m深度地温进行反演,并与研究区20m深度实测温度进行对比分析。结果表明,2m测温法对地热异常区探测效果明显,一维稳态热传导模型对于20m深度地温的预测结果与实测结果较为一致。该方法可以作为地热探测初期的有效手段。

关键词： 2m测温法地热异常区温度预测模型

湖南宁乡大成桥岩溶地下水对暴雨响应特征及多元回归预测模型

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中国岩溶 2020年第2期39卷 232-242页

作者：潘宗源吴远斌贾龙殷仁朝马骁陈婷中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004 中国移动通信集团广西有限公司桂林分公司广西桂林541004

通过降雨、水位监测等方法,研究湖南宁乡大成桥岩溶地下水位动态及对暴雨的响应过程,探讨地下水内在联系特征并建立回归预测模型。结果表明:雨季地下水位对降雨响应程度高,水位变幅大,而枯季则相反;在暴雨条件下,接受快速管道流补给的... 详细信息

通过降雨、水位监测等方法,研究湖南宁乡大成桥岩溶地下水位动态及对暴雨的响应过程,探讨地下水内在联系特征并建立回归预测模型。结果表明:雨季地下水位对降雨响应程度高,水位变幅大,而枯季则相反;在暴雨条件下,接受快速管道流补给的地下水位动态响应为陡升—陡降,水位变幅在13.6~42.8 m;接受裂隙、孔隙水补给的地下水位动态表现为缓升—缓降,年变幅为1.1 m;雨季地下水位对暴雨响应的滞后时间为1.2~4 h,较相同条件下的水位响应滞后时间缩短了1/2~2/3,水位变幅增大1.7~4.7倍;枯季地下水位对暴雨响应的滞后时间为4.2~13.2 h,水位响应滞后时间延长了3~8 h,水位变幅缩减了5~11倍;包气带厚度和含水饱和度对水位动态起着决定作用,包气带厚度与水位响应滞后时间负相关,含水饱和度与水位变幅正相关;通过相关性分析、拟合优度检验、显著性检验和残差分析等,确定最优回归预测模型,模型检验结果与实际水位动态过程吻合度较高。

关键词：暴雨水位动态包气带多元回归模型

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TCS岩土导热系数测试与分析

中国水运（下半月） 2014年第3期14卷 344-345页

作者：殷仁朝高平梅振宙吉林大学建设工程学院吉林长春130026

文中利用TCS热导率扫描仪对青海省某地三个钻孔岩土样进行室内导热系数测试,分析各地层岩土导热系数受岩体岩性、岩层深度等因素的影响。结果表明:地层岩土体导热系数随深度增加呈增大趋势,同一地层岩土体导热系数随深度增加而增大;对... 详细信息

文中利用TCS热导率扫描仪对青海省某地三个钻孔岩土样进行室内导热系数测试,分析各地层岩土导热系数受岩体岩性、岩层深度等因素的影响。结果表明:地层岩土体导热系数随深度增加呈增大趋势,同一地层岩土体导热系数随深度增加而增大;对于不同地层岩土体,结构越致密、颗粒越大、颗粒间的连结力越强、岩体强度越高的地层岩土体导热系数也越大。

关键词：导热系数 TCS 移动热源法

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城市路面塌陷类型与防治对策

中国矿业 2023年第S01期32卷 117-120页

作者：吴远斌殷仁朝中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/中国地质调查局岩溶塌陷防治技术创新中心广西桂林541004 联合国教育科学及文化组织国际岩溶研究中心广西桂林541004

近年来,随着城市建设的发展,城市路面塌陷已经成为各城市地质灾害的主要类型之一,日益引起人们的关注。城市路面塌陷一般规模不大且多为单点式塌陷,但一旦发生则成为影响城市生活的突发公共事件。通过对全国各地公开报道的塌陷案例进行... 详细信息

近年来,随着城市建设的发展,城市路面塌陷已经成为各城市地质灾害的主要类型之一,日益引起人们的关注。城市路面塌陷一般规模不大且多为单点式塌陷,但一旦发生则成为影响城市生活的突发公共事件。通过对全国各地公开报道的塌陷案例进行总结分析,结果表明:城市路面塌陷一般可分为岩溶型、管道型、工程施工质量型、防空洞型等四种;城市路面塌陷与城市发展程度密切相关,与岩溶发育程度的相关性反而不明显;暴雨是路面塌陷的主要诱发因素之一;路面塌陷以单点式塌陷为主,规模不一。进一步地,从前期塌陷隐患识别、中期应急预案、后期工程处置角度出发,对四种城市路面塌陷分别提出了相应的处置方案,为今后城市路面塌陷相关研究以及塌陷预防、应急、处置方案提供参考。

关键词：城市路面塌陷地下管线防空洞潜蚀作用防治对策

基于AHP和GIS技术的湖南怀化地区岩溶塌陷易发性评价

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中国岩溶 2022年第1期41卷 21-33页

作者：吴远斌刘之葵殷仁朝雷明堂戴建玲罗伟权潘宗源桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/中国地质调查局岩溶塌陷防治重点实验室广西桂林541004

湖南省怀化市为新兴区域交通枢纽城市,在近年来的大量工程活动影响下,城区发生多起岩溶塌陷灾害,对当地人民群众生命财产安全和城市发展造成较大威胁。依托岩溶塌陷专项地质调查成果,选择岩溶发育程度、到断层的距离、土层结构、土层厚... 详细信息

湖南省怀化市为新兴区域交通枢纽城市,在近年来的大量工程活动影响下,城区发生多起岩溶塌陷灾害,对当地人民群众生命财产安全和城市发展造成较大威胁。依托岩溶塌陷专项地质调查成果,选择岩溶发育程度、到断层的距离、土层结构、土层厚度、岩溶水位波动幅度、岩溶水位与基岩面关系、地下水开采强度、岩溶塌陷密度8个因素作为评价因子,运用层次分析法建立岩溶塌陷易发性多因素判别模型,并系统研究各因素对岩溶塌陷形成的影响作用,确定各因素权重赋值。在此基础上,运用地理信息系统(GIS)技术,对怀化地区进行岩溶塌陷易发性评价,结果显示:怀化地区岩溶塌陷高、中易发区面积分别为107.48km^(2)、157.13km^(2),分别占易发区总面积的34.7%、50.7%;区内穿越岩溶塌陷高易发区、中易发区的各类交通线路长度分别为16.4km、88.9km,占穿越易发区总线路长度的12.9%和69.9%,受岩溶塌陷地质灾害威胁较大。

关键词：层次分析法 GIS 怀化地区岩溶塌陷易发性评价

重庆市龙泉村—庆丰山村岩溶塌陷分布规律与成因机制

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中国岩溶 2021年第6期40卷 932-942页

作者：吴远斌罗伟权殷仁朝刘之葵戴建玲潘宗源周富彪桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/中国地质调查局岩溶塌陷防治重点实验室广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

文章以地质环境与隧道建设活动为基础,总结出重庆市沙坪坝区龙泉村—庆丰山村岩溶塌陷分布规律及发育特征:(1)岩溶塌陷集中分布于槽谷与横向冲沟交汇地带、槽谷中地势低洼地带以及地表溪沟附近;(2)岩溶塌陷形成演化呈现从地势低洼处往... 详细信息

文章以地质环境与隧道建设活动为基础,总结出重庆市沙坪坝区龙泉村—庆丰山村岩溶塌陷分布规律及发育特征:(1)岩溶塌陷集中分布于槽谷与横向冲沟交汇地带、槽谷中地势低洼地带以及地表溪沟附近;(2)岩溶塌陷形成演化呈现从地势低洼处往高处扩展、从隧道疏干区核心部位往边缘外围逐渐扩展的特征。研究区岩溶塌陷受隧道施工疏干排水及降雨影响控制,为隧道施工疏干后期降雨型岩溶塌陷。研究区岩溶塌陷的形成演化可分为三个阶段,其中前两个阶段为塌陷高峰期。不同阶段诱发岩溶塌陷的主控因素不同:第一、第三阶段主控因素为渗流潜蚀、增荷软化效应;第二阶段主控因素为渗流潜蚀及岩溶管道水气压力突变效应。

关键词：岩溶塌陷分布规律影响因素形成阶段成因机制