[发明专利]水平钻孔间电阻率层析成像探测器、系统及探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地球物理探测技术，具体的说是一种地下空间工作面水平钻孔间电阻率层析成像探测器、系统及探测方法。

背景技术

进入21世纪以来，国内基础设施建设方兴未艾，而对每一项基础设施进行施工之前，不管是地下建筑，还是地上建筑，都需要了解其所处地质环境的优劣，以便后期的设计、施工、监测。特别是对于地下工程建设，在施工开挖过程中，需要不定期地查明围岩的地质情况，因为在开挖过程中很可能会出现无法预料的地质灾害，如涌水、涌泥、塌方等。如果不能做好这项工作，轻则施工机具毁坏，隧道变形，工期延误，重则造成重大人员伤亡，工程被迫停建和改线，造成巨大的经济损失。因此，采取有效的探测手段来探明建筑周围的地质环境，有重大的工程意义。

钻孔间电阻率层析成像方法是一种重要的地球物理勘探方法，以其探测精确度高和造价低等优点，广泛应用于各种工程探测。钻孔间电阻率层析成像法的工作原理是通过探测线缆上布设的电极向钻孔周围岩体供电，再由探测电极测定孔间不同位置的电阻率，经过反演计算和成像解释达到相应的地质探测目的。

垂直于地面的钻孔间电阻率层析成像探测做得比较多，也比较完善，但与地面平行的水平钻孔间电阻率层析成像做得比较少，探测装置也比较原始简陋。水平钻孔间电阻率层析成像一般用于隧道或坑道工作面的超前探测。进行探测时，需要在隧道工作面沿水平方向打两个钻孔，然后才能将相应的装置放入孔中探测。

目前的探测装置主要存在两大问题：首先，探测电缆和电极放入水平孔的方式主要靠用杆把线缆和电极捅进孔内，这使得线缆一是不易塞入孔中，二是不能保证电极等距或者放到指定的位置上；其次，在干孔条件下，探测电缆上的电极不能保证与孔壁进行良好接触。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水平钻孔间电阻率层析成像探测器、系统及探测方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种水平钻孔间电阻率层析成像探测器，包括：

外套管，为直线型内部密封结构，其两端分别设置有能够相配合插接的多针孔正接口和多针孔负接口；

锥形体，安装于外套管前端，用于在隧道水平方向的钻孔中向前移动；

多芯探测电缆，设置于外套管中，用于探测隧道水平方向钻孔中数据；

孔壁接触装置，用于与隧道水平方向钻孔的孔壁或岩石的充分接触，并与多芯探测电缆中对应的一根电缆相连；孔壁接触装置设置于外套管中间部位的能实现外套管内外密封的密封绝缘槽中；

所述孔壁接触装置，包括弹簧和接触探锥，弹簧下端固定于密封绝缘槽底部，上端与接触探锥底部相连，接触探锥的上端部伸出密封绝缘槽外，探测时，通过弹簧及水平钻孔的孔壁或岩石的作用力，接触探锥能够在密封绝缘槽中沿外套管的径向移动；在弹簧作用力下，接触探锥的上端部与隧道水平方向钻孔的孔壁或岩石的充分接触，使接触探锥的上端部沿隧道水平方向钻孔的孔壁或岩石的轮廓随行而动，弹簧通过连通环与多芯探测电缆中对应的一根电缆的接线端相连。

所述孔壁接触装置与外套管的管壁之间通过密封绝缘槽中的绝缘密封板分隔开。

所述密封绝缘槽是在外套管中间部位沿径向向内凹陷的一环形槽。

所述环形槽的侧壁和底部均设置绝缘密封板。

与环形槽相对应的外套管内部设有一与外套管轴向同向的内套管。

环形槽中沿其周向均布有多个接触探锥，每个接触探锥对应一个弹簧，多个接触探锥之间依次串联，多个弹簧通过连通环串联后与多芯探测电缆中对应的一根电缆的接线端相连。

在自然状态下，多个接触探锥中的部分接触探锥在弹簧作用力深入密封绝缘槽中，以防止接触探锥在孔中被卡或弹簧被过度拉坏。

所述外套管为钢制杆状。

所述多芯探测电缆中的电缆与多针孔正接口和多针孔负接口匹配相连。

所述锥形体为三角锥，三角锥的底面与外套管端面配合连接。

一种水平钻孔间电阻率层析成像探测系统，将至少两根所述的探测器依次首尾插接串联，最前端探测器的前端上安装锥形体，末端探测器的后端通过引线电缆将探测器内的多芯探测电缆接至主机。

一种利用水平钻孔间电阻率层析成像探测系统的探测方法，包括：

1)依据钻孔的深度算出需要探测器的数量；

2)按顺序把多个探测器首尾顺次连接起来，并给进口最前端接上锥形体；

3)把连接好的探测器缓慢的送进隧道水平方向钻孔中；

4)用引线电缆把探测器连接到主机上；