地热勘察中地温测试关键技术分析

（河北省地矿局第四水文工程地质大队 河北沧州061000）

（河北省地矿局第四水文工程地质大队 河北沧州061000）

经济的发展推动了社会的进步，面对当前诸多的环境问题以及资源短缺状况绿色发展开始得到越来越多人的认可，人们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热勘察的发展和地温测试技术的进步。本文结合我国地热勘察发展现状就地温测试的关键技术进行了相关的研究和分析。

地热勘察地温测试关键技术

近些年来社会以及政府相关部门对于地热勘察地温测试的重视程度也日益提高。随着我国公共基础设施建设的日益完善，铁路以及公路修建需要面临更加多样的环境，当需要在地热区域进行铁路建设时必须要对地质状况进行准确的勘察和测试，通过地温测试关键技术的应用可以提高地热评价的准确性和隧道建设的合理性。

1 地温测试的影响因素

地温测试在农业、工业以及建筑业方面都有所应用，而地热勘察中的地温测试更是对地质状况预测的准确性有着至关重要的影响。随着科技的进步和发展我国地热勘察中地温测试技术也取得了一些进步，钻孔地温测试目前应用较多，且测试数据的准确性也较高。钻孔施工、钻孔结构、地温元件选择与应用、钻孔结构、数据分析处理等都是关键的地热勘察地温测试技术。影响钻孔地温测试准确性的因素有测试元件选择的正确与否、测试流程的合理性、钻孔以及钻孔内结构、测温管安装是否恰当以及测试数据收集的准确性和处理的科学性等等。在实际的勘察过程中必须对这些因素进行良好的控制和把握才能保证地温数据的准确性。

2 地温测试关键技术

2.1 地温测试元件的选择

进行钻孔地温的测试时可以选择多种测试元件，包括热敏电阻、水银温度计以及热电偶等等。近些年来热敏电阻凭借其简便的测试操作、准确的测试结果和可重复利用的特性在地温测试中应用越来越多。热敏电阻与水银温度计相比最大的优势就在于它对温度的反应更为灵敏，测试的精度也更高。地热勘察地温测试中应用的热敏电阻的体积较小，且可以将多个电阻连接起来制成电缆伸进钻孔中进行温度的测试，应用起来十分的方便。目前地温测试中应用的热敏电阻有随温度升高电阻值增大和随温度升高电阻值减小两种。根据其不同的特性适用的范围也有所差别，一般来说前者在正温度环境下的反应更为明显可用于地热地温的测试中，而后者则更适用于冻土地温的测试。在实际的地热勘察中相关技术人员对于区域的地温要进行预先的估计再选择恰当类型的热敏电阻，再将热敏电阻并联成与钻孔深度等长的温度测试电缆将其放入钻孔中测试其电阻值，再通过一系列的计算将其转化为地温数据。

2.2 测温钻孔技术

地热勘察中的地温测试可以利用隧道勘察钻孔，钻孔深度以4m左右为宜，可以根据具体的需要进行适当的调整。在进行测温孔的钻探过程中要严格按照行业规范和标准进行，此外还需要注意以下几点：一是钻孔应当保证一定的斜度，保证孔内作业的顺利进行，一般来说顶角偏差保证在1.5左右为宜。二是保证钻孔口的稳定。进行孔口段钻探时可适当增加泥浆的比重和粘度，如果区域地层有破碎的情况，孔口最好用套管做好孔壁的维护。三是测温管的放置。测温管最好是铁质外层镀锌的，且管与管的连接处要保证牢固，不能出现破损以免漏水，测温管的半径一般在25mm左右，在安装测温管时要使管口略高于孔口。四是测温管与测温孔之间空隙的填充。这主要是为了保证地温可以准确传递到测温管内，填充物用细沙就可以。五是钻探完成后孔口的处理。为了避免雨水等流入钻孔内影响测温结果需要在钻探完成后对孔口培土填高。

2.3 测试时间点的确定

在进行钻孔探测的过程中必须要保证温度场的稳定性，终孔后停钻的时间要使得周围岩层的温度与钻孔内的温度基本保持平衡，以免测试结果出现偏差，因而该过程中不可以在钻孔的周围使用冲洗液、泥浆等扰乱钻孔周围的温度。但是在实践过程中如果要使得钻孔温度达到完全的平衡需要耗费大量的时间，延误工期因而地温测试应当在终孔后的一定时间内进行。青藏有着广大的冻土区，铁路也不可避免的需要经过这些区域，在进行该地的地温测试时，钻孔终孔10天后进行了第一次测温，此后又进行了3次测温，每次间隔在10到15天。在进行地热勘察时如果时间较为充足的话一般来说测试间隔为10天最为恰当，测试的次数根据具体情况可进行适当的调整，正常情况下两次测试的地温差值在0.5℃以下时则该区域的地温值已基本稳定，可以进行数据的处理，反之若差值仍然较大则需要十天后再进行下一次的测试，直至地温稳定为止。一般来说30天左右钻孔温度可以基本达到稳定。可以进行地温的测试。

2.4 地温数据处理

地温数据的处理主要包括恒温带深度确定、地温梯度确定以及隧道温度的确定三个方面。地表深度较浅位置的温度一般会随着外界空气温度的变化而变化称之为变温带，恒温带位于变温带之下温度不会随外界的温度而变化，可常年保持稳定。在进行地温测试时首先要运用长期的地温观测数据以及区域气温的数据，计算出恒温层的具体位置之后才可进行地温的测试。恒温层的地温不受到大气温度的影响，但会受到随着深度的增加而增加，我们将每增加100米所增高的温度称之为地热增温率。根据地热增文旅可以进行地温梯度的计算。如果钻孔深度与隧道较为接近可直接根据测温曲线确定隧道温度，但在实际的勘测中往往钻孔会偏移，这时需要根据实时测量的气温地温数据结合热传导的规律进行隧道温度的计算。

3 结束语

根据以往的隧道施工以及朝前预报的实践，地热勘察可以有效地对地区的地热发育方式进行预测，从而为道路施工提供参考，保证施工计划的科学合理性。就目前来看地温测试元件、测试数据处理技术以及钻孔技术等都是地温测试的关键技术，技术人员要加强对于现有技术的完善和创新，促进施工质量和建设效益的提高。

[1]魏静上海地区地源热泵工程地温场特征试验研究 [J]-暖通空调2015（06）

[2]刘争平铁路工程地热勘察关键技术研究 [J]-铁道标准设计2014（01）

地热勘察中地温测试关键技术分析

■刘和民

P2[文献码]B

1000-405X（2016）-10-207-1