CN109188540B - 一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法 - Google Patents

一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供如下技术方案：一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法，包括以下步骤：①开挖地质探井、挖井基础及抗滑桩；②对地质探井、挖井基础及抗滑桩间的多年冰冻层内进行反复地质雷达探测，取得岩堆下多年冰冻层雷达传播的速度范围；③测放隧道中线及隧道两侧冰冻层影响宽度线，并在基坑内及山体表面画出雷达探测标记线。本发明具有如下的优点和积极效果：①通过对挖井基础及抗滑桩间多年冰冻层反复进行雷达探测，掌握多年冰冻层中地质雷达的传播速度范围，为在岩堆中进行多年冰冻层雷达探测提供判断依据。

Description

一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法。
背景技术
大前石岭隧道进口岩堆的规模极大，岩堆范围包括了隧道进口从山脚到山顶的几乎整个山体，岩堆为上部薄下部厚的楔形依附在山体之上，自然坡度26°～38°，岩堆厚度为26.3～48.4m，岩堆主要由大小不一的块石组成，岩质为早震旦系***组(Z1d)石英砂岩，块石直径多在0.5m～1.5m之间，大者2～3m，块径总体较为均一，呈松散架空结构，无粘接，无碎块石及细粒土充填，无分选，岩堆的空隙率达45％-50％。
大前石岭隧道进口从大空隙率巨型岩堆松散体中部穿过，隧道顶部岩堆最大厚度50m，隧道底部离岩堆底基岩深度达32m以上，隧道因受岩堆松散体不良地质和渗水的影响，极易形成局部坍塌引起整个岩堆滑移，造成施工安全事故；同时根据地质探井、抗滑桩开挖提示，隧道进口明洞底部以下10-12m出现多年冰冻层，多年冻冰层厚度在12m左右；岩堆下的大雅河为在建发电站夹道子水库，岩堆中的多年冻冰层全部位于夹道子水库的设计蓄水常水位以下，岩堆松散体中多年冰冻层受水库蓄水浸泡将会逐渐融化，参照设计规范12m厚的多年冰冻层融化最大变形可能达到0.30-0.40m，岩堆中多年冰冻层的变形极易造成隧道进口岩堆沉降、失稳现象，存在极大的铁路运营安全隐患，必须在隧道施工前预先将多年冰冻层融化处理，使冰冻层融化变形提前释放，并对隧底岩堆松散体进行相应的加固，确保铁路施工和运营安全。
清楚掌握岩堆中多年冰冻层的规模和空间分布，以及多年冰冻层与隧道的相对关系，对确定多年冰冻层融化处理的范围和融化方案尤其重要。但多年冰冻层在岩堆下部较深位置，通过地质钻孔不能取岩堆及多年冰冻层岩芯，无法较准确了解多年冰冻层的埋深和厚度，通过地质探井可较明确发现多年冰冻层的埋深和厚度，由于岩堆规模巨大、结构松散，地质探井开挖极其困难，布置较多的探井所需的费用极高，时间过长，几乎无法实现。如何用较短的时间、较少的费用来较准确的研判岩堆下多年冰冻层的规模和空间分布，是大孔隙率巨型岩堆松散体下多年冰冻层地质勘察的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法，包括以下步骤：
①开挖地质探井、挖井基础及抗滑桩；
②对地质探井、挖井基础及抗滑桩间的多年冰冻层内进行反复地质雷达探测，取得岩堆下多年冰冻层雷达传播的速度范围；
③测放隧道中线及隧道两侧冰冻层影响宽度线，并在基坑内及山体表面画出雷达探测标记线；
④在挖井基础和抗滑桩内的隧道中线及隧道两侧影响宽度线等三条线的位置，对岩堆中隧道方向的多年冰冻层走向情况进行地质雷达探测，探测岩堆中多年冰冻层沿隧道方向的延伸范围；
⑤在隧道中线及隧道两侧影响范围宽度线等三条线上，沿线路里程方向在地面上垂直向下进行地质雷达探测，判断岩堆中线路纵向不同里程多年冰冻层的厚度；
⑥沿隧道中线及隧道两侧影响宽度线内相应里程布设测温孔；
⑦用电子测温计测量测温孔中不同深度的温度来判断该孔中多年冰冻层的厚度。
作为本发明的进一步技术方案是：在步骤①中，开挖的地质探井、挖井基础及抗滑桩需要揭露其内部多年冰冻层的全部厚度。
作为本发明的再进一步技术方案是：在步骤⑥中，测温孔需钻穿过多年冰冻层。
作为本发明的再进一步技术方案是：在步骤⑥中，测温孔的直径为100mm。
本发明具有如下的优点和积极效果：
①通过对挖井基础及抗滑桩间多年冰冻层反复进行雷达探测，掌握多年冰冻层中地质雷达的传播速度范围，为在岩堆中进行多年冰冻层雷达探测提供判断依据；
②雷达探测预报对隧道线路方向多年冰冻层的分布及位置进行初步预判，钻孔测温区域大大缩小，可以较精准布设测温钻孔，能减少测温钻孔的数量，勘察时间大大缩短；
③采用雷达探测预报和钻孔测温确认冰冻层厚度相结合的方法，仅需把测温钻孔布设在雷达探测预报不能明确研判的范围内，布孔位置更合理，效率高；
④采用垂直方向的雷达探测预报和钻孔测温确认冰冻层厚度相结合的方法，可以较精确的确定测温钻孔的深度，减少了测温钻孔工程量，勘探费用低，经济性好；
⑤采用雷达探测预报和钻孔测温确认冰冻层厚度相结合的方法，测温钻孔总长度缩短了，减少了护壁泥浆沿岩堆块石架空间隙流入岩堆下部河流的风险，环保效果明显。
附图说明
图1为本发明雷达探测预报研判区域分布及测温钻孔布置平面示意图；
图2为本发明雷达探测预报研判区域分布及测温钻孔布置断面示意图。
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做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。
请参阅图1和图2，一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法，包括以下步骤：
①开挖地质探井1、挖井基础2及抗滑桩3，揭露地质探井1、挖井基础2及抗滑桩3内多年冰冻层4的全部厚度；
②对地质探井1、挖井基础2及抗滑桩间3的多年冰冻层4内进行反复地质雷达探测，取得岩堆下多年冰冻层4雷达传播的速度范围；
③测放隧道中线及隧道两侧冰冻层4影响宽度线，并在基坑内及山体表面画出雷达探测标记线；
④在挖井基础2和抗滑桩3内的隧道中线及隧道两侧影响宽度线等三条线的位置，对岩堆中隧道方向的多年冰冻层4走向情况进行地质雷达探测，探测岩堆中多年冰冻层4沿隧道方向的延伸范围；
⑤在隧道中线及隧道两侧影响范围宽度线等三条线上，沿线路里程方向在地面上垂直向下进行地质雷达探测，根据已获得的多年冰冻层4中雷达的传播速度，研判岩堆松散体中沿线路纵向不同里程的多年冰冻层4的厚度；
⑥沿隧道中线及隧道两侧影响宽度线、在隧道口5、隧道明暗交叉6、及多年冰冻层4分布边缘区域等位置钻进直径φ100mm的测温孔7，测温钻孔需穿透多年冰冻层4；
⑦用电子测温计8测量测温孔7中不同深度的温度来判断该测温孔7中多年冰冻层4的厚度，最终较为准确的勘察出影响隧道运营安全的岩堆松散体下多年冰冻层4规模和分布情况，解决大孔隙率巨型岩堆松散体下多年冰冻层4地质勘察的难题，为岩堆松散体中多年冰冻层4的融化设计提供准确地质资料。
通过上述步骤把多年冰冻层地质雷达探测预报和钻孔测温确认冰冻层厚度有机结合，较准确的勘察了影响隧道运营安全的岩堆下多年冰冻层规模和分布情况，为岩堆松散体中多年冰冻层融化方案设计提供准确的设计依据，解决了大孔隙率巨型岩堆松散体下多年冰冻层地质勘察的难题；该方法仅需使用电子测温计、跟管钻机和雷达探测预报的相关设备，施工工艺简单、安全、经济、实用、灵活。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种大孔隙率巨型松散体岩堆中多年冰冻层范围勘探方法，其特征在于，包括以下步骤：
①开挖地质探井、挖井基础及抗滑桩揭露其内部多年冰冻层的全部厚度；抗滑桩的排列方向与隧道方向呈一定的夹角；
②对地质探井、挖井基础及抗滑桩间的多年冰冻层内进行反复地质雷达探测，取得岩堆下多年冰冻层雷达传播的速度范围；
③测放隧道中线及隧道两侧冰冻层影响宽度线，并在基坑内及山体表面画出雷达探测标记线；
④在挖井基础和抗滑桩内的隧道中线及隧道两侧影响宽度线三条线的位置，对岩堆中隧道方向的多年冰冻层走向情况进行地质雷达探测，探测岩堆中多年冰冻层沿隧道方向的延伸范围，初步预判隧道线路方向多年冰冻层的分布及位置，缩小钻孔测温区域；
⑤在隧道中线及隧道两侧影响范围宽度线三条线上，沿线路里程方向在地面上垂直向下进行地质雷达探测，判断岩堆中线路纵向不同里程多年冰冻层的厚度；
⑥沿隧道中线及隧道两侧影响宽度线内相应里程布设测温孔，在隧道口、隧道明暗交叉、及多年冰冻层分布边缘区域位置钻进直径φ100mm的测温孔，所述测温钻孔布设在雷达探测预报不能明确研判的范围内；通过判断岩堆中线路纵向不同里程多年冰冻层的厚度，确定所述测温孔的深度，所述测温孔需钻穿多年冰冻层；
⑦用电子测温计测量测温孔中不同深度的温度来判断该孔中多年冰冻层的厚度。
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