CN107462935A - 一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法 - Google Patents

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苏河修
胡宇斌
熊怡思
刘会丰
丁磊
梁文广
杨占猛
李林
张鹏
华正实
郭飞
单中趁
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Abstract

本发明提出了一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，依托地震波反射法、高密度电阻率法、局部钻探和电磁波反射法，利用分时定点探测的方法，实现隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥地质灾害预测的目的。本发明采用分时定点探测技术，充分利用物探手段的宏观性、快速性、无损性，辅以局部钻探取样，具有费用低、省时、快速的优势。

Description

一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法
技术领域
本发明涉及地球物理技术领域，尤其是涉及一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法。
背景技术
对于隧道穿越富水断层构造带引发突水突泥问题的判断，是建立在对地质条件准确把握的基础上，对泥水压力与防护强度的比较。
而目前工程界对于突泥突水问题的研究，或者集中于地质条件的探测，或者着眼于突泥突水机理的研究，或者侧重于防突措施的评价，很少从突泥突水的预测角度提出***的解决办法。
糜凌岩带是地层在高温塑性条件下受区域构造挤压形成的超细粒构造带，经后期构造叠加、改造和地下水浸泡，强度条件极差。在高水压条件下极易产生突泥突水灾害。
以往对于防突的措施主要是对隧道围岩进行信息化注浆，通过对注浆压力、注浆量的监控判断围岩加固效果，帷幕注浆后采用检测钻孔测试围岩的质量。其优点在于手段直接，缺点是费时、费力、费钱，且容易造成遗漏，个别地段检测不到。而且，在开挖过程中，缺少有效的突水突泥预测手段。
隧道穿越高压富水糜凌岩带具有极高的突泥突水风险，当前的研究重点仅仅在于注浆效果的控制与检验，采用的手段主要是信息化注浆和钻孔检测，缺少***的预测方法。措施耗时、耗钱，缺乏宏观性且容易造成遗漏。
发明内容
本发明提出一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，依托地震波反射法、高密度电阻率法、局部钻探和电磁波反射法，利用分时定点探测的方法，实现隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥地质灾害预测的目的。
本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，包括如下步骤：
(1)在隧道施工至富水糜凌岩带前足够安全的距离，利用地震反射波法探测糜凌岩带，同时，标注采集***准确位置，为下一次探测做准备，在区域地质与勘查资料分析的基础上，解译糜凌岩带具体的位置、产状、规模和性质；
(2)在隧道拟穿越糜凌岩带地表投影位置，采用高密度电阻率法实施地表探测，同时标明具体探测区域，为后期再次探测做准备，利用隧道周边围岩电阻率等值线图，判断隧道围岩各处含水性。
(3)两种物探方法成果相对照，可以准确判明隧道与糜凌岩带相对空间位置关系与构造带破碎、含水情况，为围岩预加固方案设计提供准确依据；
(4)待围岩预加固完成后，在洞内原址进行地震波反射法二次探测，将探测数据与先前探测结果相对照，判断构造带物性参数改善情况，推测围岩加固效果；
(5)在地表高密度电阻率法探测原址实施第二次探测，与前期探测数据对比，判明围岩加固区域岩体改善情况；
(6)现场钻探取样，测试加固体各项物性参数，通过数值建模分析围岩突泥突水的可能性，对隧道穿越糜凌岩段突水突泥灾害进行预测。
作为一种优选的技术方案，还包括如下步骤：(7)开挖过程中，在地表原址平行、垂直于隧道轴线方向分别进行高密度电阻率法探测，探明隧道围岩因开挖可能导致的裂隙导水通道，对进一步可能发生的突泥突水灾害进行预测.
作为一种优选的技术方案，还包括如下步骤：(8)根据需要，可对前一步探测出的缺陷部位，在洞内进行雷达强化探测，对其突泥突水的可能性进行明确判。
作为一种优选的技术方案，还包括如下步骤：(9)对局部渗水点进行注浆加固。
采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明提出一种分时定点探测技术，在施做超前预支护前、后，分别在洞内与洞外同一地点，对高压富水糜凌岩带实施地震波反射法和高密度电阻率法探测与检测。充分利用物探方法的快速、宏观、无损的特点，前期，探测的对象为糜凌岩带的产状、位置、规模和性质(重点是破碎情况与含水性)，后期探测的重点是隧道围岩加固效果，主要通过物性参数(弹性模量、泊松比、密度、电阻率等)来判断围岩加固范围及其均匀性。辅以局部钻探取样，对可能的突泥突水点进行预测。开挖过程中，利用高密度电阻率法在地表、雷达反射法在洞内，对因开挖应力场重分布可能导致的围岩破裂导水通道进行探测，对可能的突泥突水进行预测。
本发明将地震波反射技术、高密度电阻率技术应用于糜凌岩带构造性质的探测、加固后防护结构强度的评价，同时采用局部钻探验证，以及开挖过程中电磁波反射技术灾害的预测，从而达到***预测突水突泥的目的，为施工决策提供准确的依据。本发明不是彻底取代传统的钻孔检测方法，而是通过***的物探手段的运用，达到大大减少钻探测试，进而实现简洁、快速、无损、经济地完成突水突泥预测的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明注浆前洞内TSP法探测糜棱岩构造带并标注探测位置，查明构造带位置、产状、规模和性质。
图2为本发明注浆前高密度电法地表探测糜棱岩带含水性并标注探测位置。
图3为本发明注浆后原址洞内TSP探测糜棱岩构造带加固效果。
图4为本发明注浆后地表原址高密度电法探测构造带加固效果。
图5为本发明注浆后洞内超前钻探探测围岩加固效果并取芯检测糜棱岩带围岩参数。
图6为本发明地质雷达洞内检测个别渗水点并采取加固措施。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6共同所示，一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，包括如下步骤：
步骤一
在隧道施工至富水糜凌岩带前足够安全的距离，利用地震反射波法探测糜凌岩带，同时，标注采集***准确位置，为下一次探测做准备。在区域地质与勘查资料分析的基础上，解译糜凌岩带具体的位置、产状、规模和性质；
步骤二
在隧道拟穿越糜凌岩带地表投影位置，采用高密度电阻率法实施地表探测，同时标明具体探测区域，为后期再次探测做准备。利用隧道周边围岩电阻率等值线图，判断隧道围岩各处含水性。
步骤三
两种物探方法成果相对照，可以准确判明隧道与糜凌岩带相对空间位置关系与构造带破碎、含水情况，为围岩预加固方案设计提供准确依据；
步骤四
待围岩预加固完成后，在洞内原址进行地震波反射法二次探测，将探测数据与先前探测结果相对照，判断构造带物性参数改善情况，推测围岩加固效果；
步骤五
在地表高密度电阻率法探测原址实施第二次探测，与前期探测数据对比，判明围岩加固区域岩体改善情况；
步骤六
现场钻探取样，测试加固体各项物性参数，通过数值建模分析围岩突泥突水的可能性，对隧道穿越糜凌岩段突水突泥灾害进行预测。
步骤七
开挖过程中，在地表原址平行、垂直于隧道轴线方向分别进行高密度电阻率法探测，探明隧道围岩因开挖可能导致的裂隙导水通道，对进一步可能发生的突泥突水灾害进行预测。
步骤八
根据需要，可对前一步探测出的缺陷部位，在洞内进行雷达强化探测，对其突泥突水的可能性进行明确判断。
步骤九
对局部渗水点进行注浆加固。
本发明将地震波反射技术、高密度电阻率技术应用于糜凌岩带构造性质的探测、加固后防护结构强度的评价，同时采用局部钻探验证，以及开挖过程中电磁波反射技术灾害的预测，从而达到***预测突水突泥的目的，为施工决策提供准确的依据。本发明不是彻底取代传统的钻孔检测方法，而是通过***的物探手段的运用，达到大大减少钻探测试，进而实现简洁、快速、无损、经济地完成突水突泥预测的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在隧道施工至富水糜凌岩带前足够安全的距离，利用地震反射波法探测糜凌岩带，同时，标注采集***准确位置，为下一次探测做准备，在区域地质与勘查资料分析的基础上，解译糜凌岩带具体的位置、产状、规模和性质；
(2)在隧道拟穿越糜凌岩带地表投影位置，采用高密度电阻率法实施地表探测，同时标明具体探测区域，为后期再次探测做准备，利用隧道周边围岩电阻率等值线图，判断隧道围岩各处含水性。
(3)两种物探方法成果相对照，可以准确判明隧道与糜凌岩带相对空间位置关系与构造带破碎、含水情况，为围岩预加固方案设计提供准确依据；
(4)待围岩预加固完成后，在洞内原址进行地震波反射法二次探测，将探测数据与先前探测结果相对照，判断构造带物性参数改善情况，推测围岩加固效果；
(5)在地表高密度电阻率法探测原址实施第二次探测，与前期探测数据对比，判明围岩加固区域岩体改善情况；
(6)现场钻探取样，测试加固体各项物性参数，通过数值建模分析围岩突泥突水的可能性，对隧道穿越糜凌岩段突水突泥灾害进行预测。
2.如权利要求1所述的一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
(7)开挖过程中，在地表原址平行、垂直于隧道轴线方向分别进行高密度电阻率法探测，探明隧道围岩因开挖可能导致的裂隙导水通道，对进一步可能发生的突泥突水灾害进行预测。
3.如权利要求2所述的一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
(8)根据需要，可对前一步探测出的缺陷部位，在洞内进行雷达强化探测，对其突泥突水的可能性进行明确判。
4.如权利要求3所述的一种隧道穿越富水糜凌岩带突水突泥灾害预测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
(9)对局部渗水点进行注浆加固。
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