專利名稱：一種地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法。適用于隧道或隧洞地質(zhì)超前預(yù) 報和地質(zhì)雷達(dá)探測。
背景技術(shù)：
地層介電常數(shù)是地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報或地質(zhì)雷達(dá)探測的重要參數(shù)，通常選取地層巖 樣，在實(shí)驗室內(nèi)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(shù)。由于試件在制作和保存過程中受風(fēng)干失水、應(yīng)力松弛等作用，導(dǎo)致巖樣的含水率 及性質(zhì)發(fā)生較大的變化，與原位地層的性狀有較大的差異，實(shí)驗室內(nèi)測定的巖樣相對介 電常數(shù)已無法代表地層介質(zhì)，將直接影響隧道(洞)地質(zhì)超前預(yù)報和地質(zhì)雷達(dá)探測的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對所述現(xiàn)狀，提供一種地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場 測定法，旨在通過現(xiàn)場直接測定原位地層的電磁波速度和相對介電常數(shù)，將實(shí)測電磁波 速度和相對介電常數(shù)直接用于雷達(dá)探測的時深轉(zhuǎn)換(將時間剖面轉(zhuǎn)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(shù)或估算數(shù)值所帶來的誤差或錯誤。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法，其特征在于 包括步驟1、采用直達(dá)波法、寬角反射法或窄角反射法實(shí)地測量地層電磁波的傳播速 度；2、根據(jù)以下公式推算地層的相對介電常數(shù)ε r = c2/v2式中，C為真空電磁波速度，ν為地層電磁波速度，ε ^為相對介電常數(shù)。所述直達(dá)波法為在兩條相交的隧洞中分別放置地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)射天線(T)和接收 天線(R)，并且固定發(fā)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(fā)射天線到達(dá)接收天線的旅行時間t，計算出地層的電磁波傳播速度 ν,進(jìn)而推算出地層的介電常數(shù)％，地層電磁波速度計算公式如下
Sy = ~式中，s為發(fā)射天線至接收天線的距離，t為電磁波旅行的時間，ν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(cè)壁放置地質(zhì)雷 達(dá)的發(fā)射天線和接收天線，相向移動發(fā)射天線與接收天線，由近及遠(yuǎn)調(diào)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(jìn)而推算出地層的介電常數(shù)％，地層電磁波速度計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法，其特征在于包括步驟1.1、采用直達(dá)波法、寬角反射法或窄角反射法實(shí)地測量地層電磁波的傳播速度；1.2、根據(jù)以下公式推算地層的相對介電常數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法，其特征在于所述直達(dá)波 法為在兩條相交的隧洞中分別放置地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)射天線(T)和接收天線(R)，并且固定發(fā) 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(fā) 射天線到達(dá)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(jìn)而推算出地層的 介電常數(shù)ε ρ地層電磁波速度計算公式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法，其特征在于所述寬角反 射法包括兩條基本平行的隧洞，在其中一條隧洞的側(cè)壁放置地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)射天線(T)和 接收天線(R)，相向移動發(fā)射天線與接收天線，由近及遠(yuǎn)調(diào)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(jìn) 而推算出地層的介電常數(shù)ερ地層電磁波速度計算公式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法，其特征在于所述窄角反 射法包括兩條基本平行的隧洞，在其中一條隧洞的側(cè)壁放置地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)射天線(T)和 接收天線(R)，并保持相對固定的距離X，同步移動發(fā)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(jìn)而推算出地層的介電 常數(shù)％，地層電磁波速度計算公式如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種地層相對介電常數(shù)現(xiàn)場測定法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是旨在通過現(xiàn)場直接測定原位地層的電磁波速度和相對介電常數(shù)，將實(shí)測電磁波速度和相對介電常數(shù)直接用于雷達(dá)探測的時深轉(zhuǎn)換和圖象分析，以避免因使用地層巖樣測定參數(shù)或估算數(shù)值所帶來的誤差或錯誤。解決該問題的技術(shù)方案是采用直達(dá)波法、寬角反射法或窄角反射法實(shí)地測量地層電磁波的傳播速度；再根據(jù)公式εr＝c2/v2推算地層的相對介電常數(shù)。本發(fā)明可用于隧道或隧洞地質(zhì)超前預(yù)報和地質(zhì)雷達(dá)探測。
文檔編號G01R29/08GK102012463SQ20101029793
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者單治鋼, 周春宏, 蔡連初, 黃世強(qiáng) 申請人:中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院, 浙江華東工程安全技術(shù)有限公司, 浙江華東建設(shè)工程有限公司