地熱勘察中地溫測試關鍵技術分析

（河北省地礦局第四水文工程地質大隊 河北滄州061000）

（河北省地礦局第四水文工程地質大隊 河北滄州061000）

經濟的發展推動了社會的進步，面對當前諸多的環境問題以及資源短缺狀況綠色發展開始得到越來越多人的認可，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熱勘察的發展和地溫測試技術的進步。本文結合我國地熱勘察發展現狀就地溫測試的關鍵技術進行了相關的研究和分析。

地熱勘察地溫測試關鍵技術

近些年來社會以及政府相關部門對于地熱勘察地溫測試的重視程度也日益提高。隨著我國公共基礎設施建設的日益完善，鐵路以及公路修建需要面臨更加多樣的環境，當需要在地熱區域進行鐵路建設時必須要對地質狀況進行準確的勘察和測試，通過地溫測試關鍵技術的應用可以提高地熱評價的準確性和隧道建設的合理性。

1 地溫測試的影響因素

地溫測試在農業、工業以及建筑業方面都有所應用，而地熱勘察中的地溫測試更是對地質狀況預測的準確性有著至關重要的影響。隨著科技的進步和發展我國地熱勘察中地溫測試技術也取得了一些進步，鉆孔地溫測試目前應用較多，且測試數據的準確性也較高。鉆孔施工、鉆孔結構、地溫元件選擇與應用、鉆孔結構、數據分析處理等都是關鍵的地熱勘察地溫測試技術。影響鉆孔地溫測試準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、鉆孔以及鉆孔內結構、測溫管安裝是否恰當以及測試數據收集的準確性和處理的科學性等等。在實際的勘察過程中必須對這些因素進行良好的控制和把握才能保證地溫數據的準確性。

2 地溫測試關鍵技術

2.1 地溫測試元件的選擇

進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、準確的測試結果和可重復利用的特性在地溫測試中應用越來越多。熱敏電阻與水銀溫度計相比最大的優勢就在于它對溫度的反應更為靈敏，測試的精度也更高。地熱勘察地溫測試中應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鉆孔中進行溫度的測試，應用起來十分的方便。目前地溫測試中應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境下的反應更為明顯可用于地熱地溫的測試中，而后者則更適用于凍土地溫的測試。在實際的地熱勘察中相關技術人員對于區域的地溫要進行預先的估計再選擇恰當類型的熱敏電阻，再將熱敏電阻并聯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化為地溫數據。

2.2 測溫鉆孔技術

地熱勘察中的地溫測試可以利用隧道勘察鉆孔，鉆孔深度以4m左右為宜，可以根據具體的需要進行適當的調整。在進行測溫孔的鉆探過程中要嚴格按照行業規范和標準進行，此外還需要注意以下幾點：一是鉆孔應當保證一定的斜度，保證孔內作業的順利進行，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定。進行孔口段鉆探時可適當增加泥漿的比重和粘度，如果區域地層有破碎的情況，孔口最好用套管做好孔壁的維護。三是測溫管的放置。測溫管最好是鐵質外層鍍鋅的，且管與管的連接處要保證牢固，不能出現破損以免漏水，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確傳遞到測溫管內，填充物用細沙就可以。五是鉆探完成后孔口的處理。為了避免雨水等流入鉆孔內影響測溫結果需要在鉆探完成后對孔口培土填高。

2.3 測試時間點的確定

在進行鉆孔探測的過程中必須要保證溫度場的穩定性，終孔后停鉆的時間要使得周圍巖層的溫度與鉆孔內的溫度基本保持平衡，以免測試結果出現偏差，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。但是在實踐過程中如果要使得鉆孔溫度達到完全的平衡需要耗費大量的時間，延誤工期因而地溫測試應當在終孔后的一定時間內進行。青藏有著廣大的凍土區，鐵路也不可避免的需要經過這些區域，在進行該地的地溫測試時，鉆孔終孔10天后進行了第一次測溫，此后又進行了3次測溫，每次間隔在10到15天。在進行地熱勘察時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，測試的次數根據具體情況可進行適當的調整，正常情況下兩次測試的地溫差值在0.5℃以下時則該區域的地溫值已基本穩定，可以進行數據的處理，反之若差值仍然較大則需要十天后再進行下一次的測試，直至地溫穩定為止。一般來說30天左右鉆孔溫度可以基本達到穩定?？梢赃M行地溫的測試。

2.4 地溫數據處理

地溫數據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，可常年保持穩定。在進行地溫測試時首先要運用長期的地溫觀測數據以及區域氣溫的數據，計算出恒溫層的具體位置之后才可進行地溫的測試。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熱增溫率。根據地熱增文旅可以進行地溫梯度的計算。如果鉆孔深度與隧道較為接近可直接根據測溫曲線確定隧道溫度，但在實際的勘測中往往鉆孔會偏移，這時需要根據實時測量的氣溫地溫數據結合熱傳導的規律進行隧道溫度的計算。

3 結束語

根據以往的隧道施工以及朝前預報的實踐，地熱勘察可以有效地對地區的地熱發育方式進行預測，從而為道路施工提供參考，保證施工計劃的科學合理性。就目前來看地溫測試元件、測試數據處理技術以及鉆孔技術等都是地溫測試的關鍵技術，技術人員要加強對于現有技術的完善和創新，促進施工質量和建設效益的提高。

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

[2]劉爭平鐵路工程地熱勘察關鍵技術研究 [J]-鐵道標準設計2014（01）

地熱勘察中地溫測試關鍵技術分析

■劉和民

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-207-1