钻孔电视

水利工程学术语

钻孔电视设备随着科技的发展由笨重复杂到轻便一体化，采集的信号也由原来的模拟信号磁带记录发展为数字信号采集并直接由相应的图像处理软件进行处理。尽管如此，其主要设备组成和工作原理变化不大。钻孔电视系统主要包括：井下摄像头、地面控制器、传输电缆、录像机、监视器、绞车、绞架等。

简介

20世纪70年代末，原长办物探队研制了中国国内首台钻孔彩色电视。随着电子技术、计算机技术及图像处理技术的发展，钻孔电视设备由笨重复杂到轻便一体化，采集的信号也由原来的模拟信号磁带记录发展为数字信号采集并直接由相应的图像处理软件进行处理。尽管如此，其主要设备组成和工作原理变化不大。钻孔电视系统主要包括：井下摄像头、地面控制器、传输电缆、录像机、监视器、绞车、绞架等。

适用领域

SR-DCT(A)钻孔电视适用于工程地质、水文地质、地质找矿、岩土工程、矿山等部门；适用于垂直孔、水平孔和倾斜孔（俯角、仰角），锚索（杆）孔、地质钻孔和混凝土钻孔等各类钻孔，可形成数字化钻孔岩芯，永久保存，特别适合于无法取得实际岩芯的破碎带地层，具体分类如下：

1. 用于工程水文地质：观测钻孔中地质体的各种特征及细微构造，如地层岩性、岩石结构、断层、裂隙、夹层、岩溶等，编录地质柱状图。

2. 用于矿产地质：观测矿体矿脉厚度、倾向和倾角，钻孔自身的倾向和倾角；

3. 用于煤矿等矿山：观测和定量分析煤层等矿体走向、厚度、倾向、倾角，层内夹矸及与顶板岩层的离层裂缝程度等；

4. 用于混凝土：观察混凝土内空洞、裂隙、离析等缺陷的位置及程度；

5. 用于管桩：观测桩内的各种异常和缺陷, 定量分析接头质量及破碎、断裂、裂隙的长度、宽度及走向等；

6. 用于地下管道：观察管道内容物，定量分析管道裂隙及破碎、断裂位置、长度、宽度及走向等；

7. 用于水井维修：检测井壁的裂隙、错位、井下落物、滤水管孔堵塞及流砂位置等情况；

8. 用于孔斜测试：用于测试钻孔、管桩等被测对象的倾斜度测试。

工作原理

钻孔电视主要由地面部分和井下部分组成。地面部分包括控制器、电脑、三脚架、绞车、滑轮和深度计数器；地下部分包括摄像探头和电缆，摄像探头由CCD摄像机、LED灯、玻璃罩和锥形镜组成。

钻孔孔壁经LED光源照亮，CCD摄像机摄取由锥形镜反射的孔壁图象，图象信息经电缆传送至控制器和电脑，整个采集过程由图象采集控制软件系统完成，此系统把采集的图象展开和合并，记录在电脑上。

安装在探头内的数字罗盘用来标定图象的方位，一般把测试地点的磁北经磁偏角校正后的真北设为0°，顺时针方向角度增加。图象处理软件可以以二种方式显示，一种是数字岩芯图，拖动滑动条岩芯可以旋转；另一种是360°展开图。

对钻孔孔壁的信息采集后，形成二种孔壁图像资料。一种是称为数字岩芯的图像，它是对孔壁图像进行数字合成，使它看起来类似于岩芯。岩芯可以自由旋转，这样就可以在任意角度来观察岩芯；另一种是360°展开图，相当于把孔壁的图象剖开并摊开。所有的解释都基于对这二种图象的观察及计算。

钻孔电视资料的解释主要是对裂隙或不连续面的解释，包括裂隙的埋深、倾向、倾角、宽度、裂隙面的粗糙度、充填物等性质。解释工作主要依据国际岩石力学协会有关对岩石不连续面定量描述的一些建议标准。

解释结果按每2m形成一幅图象，对裂隙依次编号，裂隙的特性列成表，图象和解释结果一目了然。

对倾向和倾角还要做成裂隙等值线图和裂隙玫瑰图，从这二种图上可以很清楚地看出一个孔或一个区域的裂隙的分布情况。

优点

1. SR-DCT(A)无需电脑以及电源能够完成孔内摄像以及图片实时展开的功能、清晰的反应孔内的图像、自动接受和保存的功能

2. 集成高效图像处理算法，自动角度和深度校正，自动提取剖面图，全景视频图像和平面展开图像实时呈现，图像清晰逼真及有全程摄影录像功能；

3. 仪器轻便小巧，防潮防尘，主机仅230mm×180mm×70mm，重量仅2.6Kg，适用观测各种产状的钻孔；

4. 观测精度高，对裂缝的观辩率高达0.1mm；

5. 定位准确，深度编码器精度为0.1mm，方位精度可达0.1°；

6. 现场操作简单，工作效率高，观测提升速度最高达0.25m/s；

7. 探头采用不锈钢外壳，钢化光学玻璃探头罩，超亮白光二极管光源；

8. 分析功能强，剖面图上能对地质体内壁产状进行测量和量化编辑及描述；

9. 浏览方便，图像可以随时浏览任意方位、任意比例、任意孔段的圆柱图和平面展开图，也可编辑查看整个或部分岩心图。

缺点

1)钻孔电视要求干孔或清水，这不仅会增加工期和成本，有时还很难达到。需要研究在复杂环境下特别是水不太清时的有效测试手段；

2)裂隙方位角和倾角的测试的稳定性和准确性还有待提高；

3)改进光源系统，尽量消除光亮不均匀引起的条纹；

4)图像转换精度还存在一些问题。

应用

在地质勘探中，一般采用钻探获取的岩芯来了解地下地质情况。但是每个工程的钻探工作量都相当大，且钻探成本高。由于种种因素的影响，一般岩芯获得率都达不到100%，特别是在软弱岩性和岩石破碎的地段，岩芯获得率更低。为了解决这些问题，常常又需要增加钻孔，布置竖井或平娟来解决，其费用必将增加。在长期的工程实践中，钻孔电视得到了较好的应用并可以更好的充分利用钻孔获得地下信息。

此外，钻孔电视的应用范围已不仅仅局限于获取岩石的地质资料。其应用范围正在逐渐扩大，如检查混凝土浇注质量、大坝渗漏水的检查、地应力测量、堤防中水下抛石护坡的检查以及减压井的质量检测等等。

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