地质领域实验性论文

第一节 地球科学的研究对象和研究内容人类生活在地球上，衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山 川大地获取生活资料以维持生命，要从地球中开采矿物资源制造生产和生活 工具，要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产，要与地球上发生 的各种自然灾害作斗争。因而，人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认 识，并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学——地球科学（geoscience）。 地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象，包括环绕地球周围的气 体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身。 至于地球表面的生物体（生物圈），由于其研究内容广、分支学科较多、且 研究方法具有特殊性，因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。 但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学 的研究范畴。地球科学是一门理论性和应用性都很强的科学。它不仅承担着揭示自然界奥秘与规律的科学使命，同时也为生活在地球上的人类如何利用、适应和 改造自然提供科学的方法论。随着生产和科学技术的发展，地球科学的研究 内容和领域也不断地深入和扩展，逐渐形成了日臻完善的由多学科组成的综 合性学科体系。地球科学目前主要包括地质学、地球物理学、地理学、气象 学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。其中，地质学（geology） 由于其研究领域广博、分支学科较多，并且以研究地球的本质特征为目的， 因而成为地球科学的主要组成部分，以至于人们有时把地质学和地球科学作 为同义语使用，其实两者的含义是有差别的，它们具有包容关系。随着科学 的发展，地球科学还会不断地诞生新的学科和出现一些边缘学科。地理学（geography）主要研究地球表面的各种地形、地理环境及其结构、分布和演变规律，并涉及到自然和社会两个领域之间的相互关系。地理学一 般可分为自然地理学和人文地理学两大组成部分。自然地理学是研究自然地 形、地理环境的结构及发生、发展规律的学科，主要包括普通自然地理学、 区域自然地理学、地志学等。人文地理学是研究人和社会与自然地形、地理 之间的相互关系的学科，主要包括政治地理学、社会地理学、人口与聚落地 理学、经济地理学、历史地理学等。气象学（meteorology）以地球周围的大气圈为研究对象，主要研究大气 的各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容也很广泛，包括许多 分支学科和应用学科。主要的分支学科有大气物理学、天气学、气候学、高 空气象学、动力气象学等，主要的应用学科有卫星气象学、无线电气象学、 航空气象学、海洋气象学、农业气象学、林业气象学等。其目的在于揭示大 气中的各种物理现象和物理过程的发生、发展本质，从而掌握并应用它为人 类生活和国家经济建设服务。水文学（hydrology）和海洋学（oceanography）以地球表面分布的水体 为研究对象。水文学主要研究地球上江河、湖沼、冰川、地下水以及海洋等 各种水体的数量、质量、运动变化与分布规律，以及它们与地理环境、生态系统和人类社会之间的相互影响与相互联系。海洋学是以海洋作为一个独立 体进行研究的，它实际上是从地球科学的其它几个分支学科中独立出来的， 这是由于海洋在现代地球科学、人类生存环境和未来社会发展中的地位越来 越重要的缘故。海洋学是研究海洋中发生的各种现象和规律及其相互关系的 各门学科的总称，根据研究内容不同可分为海洋物理学、海洋水文学、海洋 化学、海洋生物学、海洋气象学和海洋地质学等。土壤学（soil science）以地球表面发育的土壤层为研究对象。主要研 究土壤的物质组成、结构、类型、分布和形成发展过程。根据具体研究内容 和应用领域的不同，土壤学也有一些分支学科，如土壤生物学、土壤地理学、 土壤气候学、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。地球物理学（geophysics）是应用物理学的方法研究地球的一门学科， 是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的一门重要边缘学科。广义的地 球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于 水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科，所以一般所称的地球物理 学是狭义的，其主要研究对象是固体地球，因而也可称之为固体地球物理学。 地球物理学重点研究固体地球的各种物理性质、物理现象及其发生与发展过 程、地球的内部构造与组成、地球的起源与演化等。其主要分支学科有地震 学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应 用地球物理学等。其中，应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其 在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。地质学（geology）研究的主体对象也是固体地球，当前主要是研究固体地球的表层——地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度一般为几十到二百公里 左右，与地球的半径（6371km）相比只是一个很薄的表壳。这一薄壳之所以 成为地质学当前研究的主要对象，一方面是出于实际需要，因为这一层与人 类的生活、生产及生存都直接相关；另一方面是受现时人类能力的限制。人 们可以直接观测和研究地球表层，但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直 接研究。钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯一途 径，但由于受当前技术水平的限制，钻井所能达到的深度是有限的。目前世 界上最深的钻井（）位于俄罗斯西北部的科拉半岛，这一深度尚不足 该区大陆地壳厚度的二分之一。可以相信，随着科学技术的发展，地质学研 究的对象将不断向地球的深部（如地幔、地核）扩展。地质学的研究内容主要包括固体地球（重点是地壳或岩石圈）的物质组成、内部构造和形成演化历史。按其研究内容和任务的不同，地质学的主要 分支学科可简举如下：（1）研究地球的物质组成方面的学科，如结晶学、矿物学、岩石学等；（2）研究地球的内部构造方面的学科，如构造地质学、构造物理学、区 域构造学、地球动力学等；（3）研究地球的形成演化方面的学科，如古生物学、地层学、地史学、 古地理学、地貌及第四纪地质学等；（4）研究地质学的应用方面的学科，可分为两个方面：其一是研究地下 资源方面的分科，如矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等；其 二是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科，如工程地质学、环境 地质学、地震地质学等。此外，人们为了更好地研究上述地质学的各个方面，不断地吸收和借鉴其它一些学科的先进理论、方法和技术，用以促进和深化地质学的各项研究， 于是逐渐形成了一系列的边缘学科，如数学地质、地球化学、同位素地质学、 天文地质学、海洋地质学、遥感地质学及实验地质学等，这些边缘学科在现 代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。近几十年来，由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞 速发展，其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接 的（如污染问题）、有些是间接的（如气候变化），它已经严重地影响到地 球的自然生态和人类的生存与发展，因而受到科学工作者和全人类的广泛关 注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切，于是在地球科学中逐渐形成 了一门与环境科学相结合的边缘学科，即环境地学。环境地学主要研究地球 自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护、 改良与评价等。根据地球科学中各学科所研究的侧重点不同，又可分为环境 地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学 等。朋友！ 这些比较详细缺点就是多点 呵呵不知道你用不用

地质工程勘察中跨孔弹性波CT的运用论文

在学习、工作中，大家都经常接触到论文吧，论文可以推广经验，交流认识。写论文的注意事项有许多，你确定会写吗？下面是我精心整理的地质工程勘察中跨孔弹性波CT的运用论文，希望对大家有所帮助。

摘要：

由于传统地质工程勘察方法在实际应用中具有较大的残差，为此提出跨孔弹性波CT在地质工程勘察中的应用。利用跨孔弹性波CT对地质工程勘察区域进行三维空间探测，获取到地质工程岩体信息，在此基础上将地质三维空间探测数据导入到网格模型中，对数据进行网格化处理和分析，形成地质工程三维空间模型图，了解到地质工程岩体空间分布情况和发育情况，以此完成地质工程勘察。经实验证明，基于跨孔弹性波CT的地质工程勘察方法勘察结果残差值小于传统方法，更适用于地质工程勘察。

关键词:

跨孔弹性波CT;地质工程勘察;三维空间;网格模型;空间分布;

引言：

跨孔弹性波CT可分为地震跨孔弹性波CT和超声波CT，是在不损坏待测物体的前提下，利用弹性波射线穿透被测物体，利用信号接收系统在物体的另一端接收到声波射线。通常情况下跨孔弹性波CT多为一发多收声系统，也就是在物体某一点单点发射弹性波射线，在物体的另一端作扇形排列接收，然后沿着物体另一端从上到下逐点同步移动进行扫描观测[1]。由于跨孔弹性波CT具有效率高、无损害、精度高、灵敏度高等优点，已经被广泛应用于测量领域中，比如医学、生物、航天等，在国外跨孔弹性波CT技术已经被应用到地质勘察领域中，并取得了一定的应用成果，但是在国内还没有该方面的应用经验。目前地质工程勘察工作中仍采用传统的人工勘察方法，传统勘察方法在实际应用中主要依靠人员的勘察经验和勘察技术，很难获取到精准的岩体内部信息，并且尽可以实现面上的.二维探测，而无法实现面上的三维探测，随着地质工程勘察难度和要求的不断提高，传统勘察方法无论是在精度方面还是效率方面都无法满足地质工程勘察需求，为此提出跨孔弹性波CT在地质工程勘察中的应用研究，为跨孔弹性波CT在地质工程勘察中的应用提供理论依据。

1、基于跨孔弹性波CT的地质工程勘察方法

地质工程勘察工作的主要内容是通过勘察了解深层地质岩体的分布情况和发育情况，进而推断出深层岩体的空间位置以及裂隙发育情况等，本文利用跨孔弹性波CT技术作为地质工程主要测量手段，对地质工程进行三维空间探测，获取到地质工程岩体信息，并通过对岩体信息进行分析得到地质工程勘察结果，以下将对基于跨孔弹性波CT的地质工程勘察方法进行详细描述。

、基于跨孔弹性波CT的地质三维空间探测

通常情况下地质工程场地内地层一般为粉质土和碎石土为主，这两种土质的纵波波束Vp在1200m/s～1500m/s内，并且工程场地的基岩通常为页岩，中风化页岩的纵波波束Vp在2400m/s～3500m/s，微风化页岩的纵波波束Vp在3800m/s～4500m/s，未风化页岩的纵波波束Vp在4800m/s～5500m/s。此外场地深部的岩体发育区纵波波束Vp在1200m/s～1500m/s，各个地质之间有明显的波束差异，因此根据地质工程勘察需求，此次选用跨孔弹性波CT技术对地质进行三维空间探测，获取到深层岩体数据信息，用于后续地质三维空间探测数据分析，其探测过程如下[2]。

根据实际情况以及探测需求，本文采用型号为LOKP-S2S1型号跨孔弹性波CT扫描仪作为探测设备。首先利用HIS62地质岩芯钻机利用回转方式对地表进行钻孔，为了更加精准的获取到地质三维空间数据，钻孔之间的间距要比较小，通常情况下根据实际情况而定，在～之间，钻孔的孔径大小控制在100mm～130mm之间，钻孔的深度在35m～55m范围内，为了避免对地质造成损坏，在钻孔过程中需要进行注水，利用水降低钻孔产生的延误和对地质的摩擦。孔成之后将直径为75mm的聚氯乙烯套管护壁放入孔内，以供跨孔弹性波CT扫描仪工作使用。

钻孔完成之后，选取两个比较近的钻孔作为弹性波CT发射钻孔，跨孔弹性波CT扫描仪通过激发高频弹性波，向探测地质进行扫描；然后选择另一侧的钻孔作为弹性波CT接收钻孔，跨孔弹性波CT扫描仪内置传感装置，利用传感装置接收到地质反射回来的弹性波信号。在探测过程中需要开启跨孔弹性波CT扫描仪的噪声监测功能，选择噪声比较小时间范围内作为信号接收时间段，以此跨孔弹性波CT扫描仪保证三维空间扫描探测数据的精度。利用计算机读取到传感装置接收到的弹性波CT信号，并对其进行统一保存，用于地质三维空间探测数据分析。

、地质三维空间探测数据分析

跨孔弹性波CT扫描仪采集到的数据均是弹性波相关数据，若要通过对这些数据了解到深层岩体的空间位置以及裂隙发育情况，需要对三维空间探测数据进行处理和分析。首先将勘察区域离散成若干个规格的网格单元，将地质三维空间探测数据导入到网格单元中，形成网格化模型，用公式表示如下：

公式（1）中，ti为地质工程离散区域网格化模型，即第i条弹性波射线的走时；dij为第i条弹性波射线穿过第j个网格的长度；n为弹性波射线数量；m为地质工程离散区域网格化模型的网格数量；v为弹性波的速度；(x,y)为弹性波射线的路径。利用联合迭代方法对上述公式进行求解，可以得到每一个小方格内的地质弹性波慢度值，并分别取其倒数即可得到钻孔间岩体分布情况，利用上述公式绘制出各个离散后地质工程岩体三维空间模型图，将所有离散后的区域岩体三维空间模型图融合到一起，就形成了地质工程勘察岩体三维空间分布图，通过该图可以了解到地质工程岩体发育情况以及分布情况，确定岩体的具体发育位置和范围，以此完成基于跨孔弹性波CT的地质工程勘察[3]。

2、实验论证分析

实验以某地质工程为实验对象，该地质工程勘察面积为，地质土层为粉质黏土、碎石土等，存在波速差异，实验利用此次设计方法与传统方法对该地质工程进行勘察，得到深层岩体分布情况。

根据该地质工程实际情况，在勘察区域内布设10条测线，每个测线布置5个钻孔，共计布置50个钻孔，5对跨孔弹弹性性波波CCTT剖剖面面。。实实验验中中工工程程地地质质钻钻孔孔孔孔径径为为110000mmmm，，钻钻孔孔孔深为45m。每个钻孔利用矿孔弹性波CT三维空间探测扫描三次，取三次扫描中噪声波动最小的一组数据作为探测数据，共获取数据，按照上文对地质数据进行分析，共获取到5个岩体剖面图。实验用电子表格记录两种方法勘察数据，将其与实际值进行对比，并利用GSS软件计算出两种勘察方法勘察结果的残差值，残差值是用于评价精度的一个有效指标，其取值范围在0-1之间，残差值越接近1则说明勘察结果精度越低，与实际值之间的误差越大，相符程度越小；残差值越接近0则说明勘察结果精度越高，与实际值之间的误差越小，相符程度越高。实验将残差值作为实验结果，对两种地质工程勘察方法进行对比分析，实验结果如下图所示。

从上图可以明显看出，基于跨孔弹性波CT的地质工程勘察方法残差值最低可以达到δ，评价残差值仅为δ。而传统方法最大残差值为δ，平均残差值为δ，远远高于设计方法，因此实验证明了基于跨孔弹性波CT的地质工程勘察方法勘察精度更高，相比于传统方法更适用于地质工程勘察。

3、结语

本文对跨孔弹性波CT在地质工程勘察中的应用进行了研究，利用跨孔弹性波CT技术扫描获取到地质工程相关信息，并且对其进行处理和分析，形成一个新的地质工程勘察方法，跨孔弹性波CT技术的应用有效克服了传统勘察方法对准确获取深度岩体信息的困难，提高了地质工程勘察工作效率和精度，有助于实现地质工程的三维空间探测，对跨孔弹性波CT在地质工程勘察工作中的应用具有一定的推广作用。

参考文献

[1]邢庆祝杨志强，任卫波跨孔弹性波CT技术在某船闸工程场地岩溶勘探中的应用研究[J]西部探矿工程2018,30(071)110-111+114.

[2]余辉,黄远亮,王吉庆跨孔弹性波CT扫描技术在岩溶区桩基勘察中的应用[A].江苏省综合交通运输学会公路分会.2019年泛长三角公路发展论坛论文集[C].江苏省综合交通运输学会公路分会:江苏省公路学会，2019:6.

[3]卢泽昌,史艳超张进才.工程地质三维空间建模技术及其应用研究[J]中国标准化,2019(04):104-105.

文献综述及其格式（给李建明指导的本科生研究生开题与文献综述阅读）文献综述是研究者在其提前阅读过某一主题的文献后，经过理解、整理、融会贯通，综合分析和评价而组成的一种不同于研究论文的文体。1、文献综述的格式文献综述的格式与一般研究性论文的格式有所不同。这是因为研究性的论文注重研究的方法和结果，而文献综述介绍与主题有关的详细资料、动态、进展、展望以及对以上方面的评述。因此文献综述的格式相对多样，但总的来说，一般都包含以下四部分：即前言、主题、总结和参考文献。撰写文献综述时可按这四部分拟写提纲，再根据提纲进行撰写工作。前言部分， 1）前言部分要用简明扼要的文字说明写作的目的、必要性、有关概念的定义，综述的范围，阐述有关问题的现状和动态，以及目前对主要问题争论的焦点等。使读者对全文要叙述的问题有一个初步的轮廓。前言一般200-300字为宜，不宜超过500字。2）正文部分是综述的重点，其写法多样，写法上没有固定的格式，可按年代顺序综述，也可按不同的问题进行综述，还可按不同的观点进行比较综述，只要能较好地表达综合的内容，作者可创造性采用诸多形式。正文主要包括论据和论证两个部分，通过提出问题、分析问题和解决问题，比较不同学者对同一问题的看法及其理论依据，进一步阐明问题的来龙去脉和作者自己的见解。当然，作者也可从问题发生的历史背景、目前现状、发展方向等提出文献的不同观点。正文部分可根据内容的多少可分为若干个小标题分别论述。主题部分应特别注意代表性强、具有科学性和创造性的文献引用和评述。3）总结部分是结综述正文部分作扼要的总结，作者应对各种观点进行综合评价，最好能提出自己的见解，指出存在的问题及今后发展的方向和展望。内容单纯的综述也可不写小结。4）参考文献是综述的重要组成部分。一般参考文献的多少可体现作者阅读文献的广度和深度。对综述类论文参考文献的数量不同杂志有不同的要求，一般不少于30条，以最近3-5年内的最新文献为主。参考文献虽然放在文末，但却是文献综述的重要组成部分。因为它不仅表示对被引用文献作者的尊重及引用文献的依据，而且为读者深入探讨有关问题提供了文献查找线索。因此，应认真对待。参考文献的编排应条目清楚，查找方便，内容准确无误。2、文献综述规定 1）为了使选题报告有较充分的依据，要求研究生在论文开题之前作文献综述。 2）在文献综述时，研究生应系统地查阅与自己的研究方向有关的国内外文献。通常阅读文献不少于30篇，且文献搜集要客观全面。 3）在文献综述中，研究生应说明自己研究方向的发展历史，前人的主要研究成果，存在的问题及发展趋势等。 4）文献综述要条理清晰，文字通顺简练。尽量避免大量引用原文，要用自己的语言把作者的观点说清楚，从原始文献中得出一般性结论。文献综述的目的是通过深入分析过去和现在的研究成果，指出目前的研究状态、应该进一步解决的问题和未来的发展方向，并依据有关科学理论、结合具体的研究条件和实际需要，对各种研究成果进行评论，提出自己的观点、意见和建议。应当指出的是，文献综述不是对以往研究成果的简单介绍与罗列，而是经过作者精心阅读后，系统总结某一研究领域在某一阶段的进展情况，并结合本国本地区的具体情况和实际需要提出自己见解的一种科研工作。 5）资料运用恰当、合理。文献引用用方括号[ ]括起来置于引用词的右上角。 6）文献综述中要有自己的观点和见解。不能混淆作者与文献的观点。鼓励研究生多发现问题、多提出问题、并指出分析、解决问题的可能途径，针对性强。 7）文献综述不少于3000字。3、注意事项1）搜集文献应尽量全。掌握全面、大量的文献资料是写好综述的前提，否则，随便搜集一点资料就动手撰写是不可能写出好的综述。2）注意引用文献的代表性、可靠性和科学性。在搜集到的文献中可能出现观点雷同，有的文献在可靠性及科学性方面存在着差异，因此在引用文献时应注意选用代表性、可靠性和科学性较好的文献。3）引用文献要忠实文献内容。由于文献综述有作者自己的评论分析，因此在撰写时应分清作者的观点和文献的内容，不能篡改文献的内容。引用文献不过多。文献综述的作者引用间接文献的现象时有所见。如果综述作者从他人引用的参考文献转引过来，这些文献在他人引用时是否恰当，有无谬误，综述作者是不知道的，所以最好不要间接转引文献。4）.综述篇幅不可太长。杂志编辑部对综述的字数一般都有一定数量的约定。作者在初写综述时，往往不注意这点，造成虚话、空话较多，重点不突出。综述一般不宜超过4000字。 综述并不是简单的文献罗列，综述一定有作者自己的综合和归纳。有的综述只是将文献罗列，看上去像流水帐，没有作者自己的综合与分析，使人看后感到重复、费解，材料与评述协调。5）参考文献不能省略。有的科研论文可以将参考文献省略，但文献综述绝对不能省略，而且应是文中引用过的，能反映主题全貌的并且是作者直接阅读过的文献资料。学术论文参考文献的著录格式（1）专著： ［序号］作者.书名[M].版本(第1版不著录).出版地:出版者,出版年.起止页码.（2）期刊: ［序号］作者.题名[J].刊名,年,卷(期):起止页码.（3）会议论文集（或汇编）: ［序号］作者.题名[A].编者.论文集名[C].出版地:出版者,出版年.起止页码.（4）学位论文: ［序号］作者. 题名[D]. 学位授予地址：学位授予单位，年份.（5）专利: ［序号］专利申请者. 专利题名[P].专利国别（或地区）:专利号, 出版日期.（6）科技报告: ［序号］著者. 报告题名[R].编号，出版地：出版者，出版年.起止页码.（7）标准: ［序号］ 标准编号，标准名称[S].颁布日期.（8）报纸文章 : [序号] 作者. 题名[N]. 报纸名，年-月-日（版次）.（9）电子文献: ［序号］ 主要责任者.电子文献题名［电子文献及载体类型标识］.电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期(任选).（10）各种未定义类型的文献: ［序号］主要责任者.文献题名［Z］. 出版地：出版者，出版年.详细见科学引文国家标准。