[發明專利]一種地層相對介電常數現場測定法

無效

• 申請號: 201010297934.8
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102012463A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 單治鋼;蔡連初;黃世強;周春宏
• 申請（專利權）人: 中國水電顧問集團華東勘測設計研究院;浙江華東工程安全技術有限公司;浙江華東建設工程有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R29/08
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術領域

本發明涉及一種地層相對介電常數現場測定法。適用于隧道或隧洞地質超前預報和地質雷達探測。

背景技術

地層介電常數是地質雷達預報或地質雷達探測的重要參數，通常選取地層巖樣，在實驗室內采用反射法、透射法、相干法和駐波法等方法測定巖土試件的相對介電常數。由于試件在制作和保存過程中受風干失水、應力松弛等作用，導致巖樣的含水率及性質發生較大的變化，與原位地層的性狀有較大的差異，實驗室內測定的巖樣相對介電常數已無法代表地層介質，將直接影響隧道(洞)地質超前預報和地質雷達探測的效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對所述現狀，提供一種地層相對介電常數現場測定法，旨在通過現場直接測定原位地層的電磁波速度和相對介電常數，將實測電磁波速度和相對介電常數直接用于雷達探測的時深轉換(將時間剖面轉換為深度剖面)和圖象分析，以避免因使用地層巖樣測定參數或估算數值所帶來的誤差或錯誤。

本發明所采用的技術方案是：一種地層相對介電常數現場測定法，其特征在于包括步驟：

1、采用直達波法、寬角反射法或窄角反射法實地測量地層電磁波的傳播速度；

2、根據以下公式推算地層的相對介電常數：

ε_r＝c²/v²

式中，c為真空電磁波速度，v為地層電磁波速度，ε_r為相對介電常數。

所述直達波法為在兩條相交的隧洞中分別放置地質雷達的發射天線(T)和接收天線(R)，并且固定發射天線，移動接收天線以改變兩個天線間的直線距離s，通過測量不同距離的電磁波從發射天線到達接收天線的旅行時間t，計算出地層的電磁波傳播速度v，進而推算出地層的介電常數ε_r，地層電磁波速度計算公式如下：

v=st]]>

式中，s為發射天線至接收天線的距離，t為電磁波旅行的時間，v為地層電磁波速度。

所述寬角反射法包括兩條基本平行的隧洞，在其中一條隧洞的側壁放置地質雷達的發射天線和接收天線，相向移動發射天線與接收天線，由近及遠調整兩天線的間距x，通過測量不同間距的已知反射界面的反射電磁波旅行時間t，計算出地層的電磁波傳播速度v，進而推算出地層的介電常數ε_r，地層電磁波速度計算公式如下：

v=4h2+x2t]]>

式中，x為發射天線至接收天線的距離，h為共反射點深度，t為電磁波旅行時間，v為地層電磁波速度。

所述窄角反射法包括兩條基本平行的隧洞，在其中一條隧洞的側壁放置地質雷達的發射天線和接收天線，并保持相對固定的距離x，同步移動發射天線與接收天線，測量已知反射界面的反射電磁波旅行時間t，計算出地層的電磁波傳播速度v，進而推算出地層的介電常數ε_r，地層電磁波速度計算公式如下：

v=4h2+x2t]]>

式中，x為發射天線至接收天線的距離，h為反射界面的厚度，t為電磁波旅行時間，v為地層電磁波速度。

本發明的有益效果是：由于相對介電常數是地質雷達預報或探測的重要參數，通過現場測定地層的電磁波速度，由此獲得地層真實的相對介電常數，可更加準確地進行時深轉換和確定目標地質體的位置、范圍及規模，有利于分析地質體的性質，從而極大地提高了隧道(洞)地質超前預報和地質雷達探測的準確性和探測精度。

附圖說明