CN111335928A - 一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,包括:进行地面踏勘,形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案;开展地表区域物探,进行工程地质分区,生成测区工程地质分区图,圈定物探异常带;进行长距离水平钻孔,并取芯留样进行室内土工试验,分析洞库开挖前方情况;对洞库开挖支护进行预设计;进行洞库隧道开挖,开挖前进行洞内超前物探;进行加深炮孔探测,判断前方地质情况;与超前物探地质资料就行比对,及时动态调整支护设计参数;综合探测成果,构建地下洞室三维地质模型,根据探测的地质情况进行洞库支护设计和及时支护修改,以保证洞室开挖安全。本发明能够对地下洞库的地质情况进行精准勘察,施工耗时短。

Description

一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法
技术领域
本发明涉及隧道和地下工程勘察设计与施工技术领域,尤其涉及一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法。
背景技术
近些年来,随着我国经济发展发展的需要,大规模的铁路、公路、市政隧道、地下管廊、水利水电隧洞、地下储库等深埋超大跨地下工程大量出现,其地质条件极为复杂,不良工程地质问题的不确定性对工程建设有着极大的制约。现有的地勘方法以常规地表超深钻探为主,这种勘察方法费时费力,劳动强度大,且钻孔往往在数百米范围内仅布置1孔,其勘察成果多为“一孔之见”,精确度难以保证。深埋洞库及长隧洞工程区通常是高山峡谷地区,交通不便,实施钻探困难,超深钻孔花费巨大,而且需要勘察的时间也很长,这就决定了钻孔间距设置较大。如安康铁路秦岭隧道钻孔深度210~603m,钻孔间距约2km;北天山某水工隧洞工程钻孔最大深度886m,平均钻孔间距3~5km。在很多深埋洞库和隧道工程中,限于经费和设备能力,不少钻孔深度都没有达到洞身位置。这样,常规勘察方法投入和大量经费,但得出的勘察资料还是不能满足隧道工程建设的需要,给施工过程中带来很大的地质风险。
因此,对于深埋地下洞库的地勘工作,需要一种勘察效率高、省时省力且有着较高精准度的方法。本发明将传统地勘过程中竖直的钻探方式转变为水平钻探,不仅能够更加准确的探明洞库开挖范围内的地质情况,相较而言,其探测的时间、劳动强度也大大减少,投资成本大大节省。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,能够对地下洞库的地质情况进行精准勘察,适用于不同地层岩性的深埋洞室,具有施工耗时短、劳动强度低、工作效率高、勘察准确性高等优点。
为实现上述目的,本发明的一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法的具体技术方案为:
一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,包括以下步骤:
步骤一,进行地面踏勘,形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案;
步骤二,开展地表区域物探,进行工程地质分区,生成测区工程地质分区图,圈定物探异常带;
步骤三,进行长距离水平钻孔,并取芯留样进行室内土工试验,分析洞库开挖前方情况;
步骤四,对洞库开挖支护进行预设计;
步骤五,进行洞库隧道开挖,开挖前同时进行洞内超前物探;
步骤六,进行加深炮孔探测,判断前方地质情况;与超前物探地质资料就行比对,及时动态调整支护设计参数;
步骤七,综合探测成果,构建地下洞室三维地质模型,根据探测的地质情况进行洞库支护设计和及时支护修改,以保证洞室开挖安全。
本发明的一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法的优点在于:
1)通过采用“区域物探+洞口段长距离水平钻探+洞内深埋段加深炮孔探测+超前物探”的组合手段,对地下洞库的地质情况进行精准勘察,适用于不同地层岩性的深埋洞室,与传统单一的地表超深钻探相比,具有施工耗时短、劳动强度低、工作效率高、勘察准确性高等优点,尤其在洞库埋深大于100m的硬质岩地区有着较高的适宜性;
2)解决了现有深埋洞库在地质勘察技术上的不足,查明深埋地下洞库和隧道洞口段及洞身段地层地质情况,为设计施工提供依据,减小施工阶段地质风险,提供了一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置结构和方法,对深埋洞库进行勘察,查明巨型洞室穿越地层地质资料,减小施工风险;
3)本发明采用沿隧道纵向的水平钻探替代传统的垂直钻孔,沿洞库轴向更能探明洞库隧道的地质情况,避免了传统钻探法的一孔之见,能够更精确的探明洞库隧道地质情况,减少施工过程中的地质风险;
4)本发明采用物探和钻探、前期和施工过程中的综合地质勘察布置方式,可以相互对照和比对,大大提高了地质勘察精度,可以对不良地质地段提前采取加固支护方案,避免了盲目施工。
5)工作条件明显改善,主要在洞口和洞内进行,可以大大降低勘察成本,节省投资。
6)实施简单,对施工影响小,不占用施工成本,可与施工同步进行,提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明的勘察纵向布置的结构示意图。
图2是本发明的洞口段水平钻探布置的示意图。
图3是本发明的深埋段加深炮孔布置的断面示意图。
图4是本发明的钻探角度的纵向示意图。
图5是本发明的综合勘察的实施流程示意图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能,下面结合附图,对本发明的一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法做进一步详细的描述。
如图1至图5所示,其示为本发明的一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,适用于山岭洞库隧道勘察施工,且适用于深埋洞库隧道工程的勘察设计施工,在深埋地下洞库隧道勘察设计过程时,采用水平勘察查明地质情况和不良地质体的方法。
本发明的深埋地下洞库水平地质勘察布置方法包括区域物探、洞口段长距离水平钻探、洞内深埋段加深炮孔和超前物探的综合布置方法,区域物探布置在地表,在地下洞库施工之前进行;洞口段长距离水平钻探布置于隧道洞门处,水平向洞库内部钻进延伸,在地下洞库施工之前进行;洞内深埋段加深炮孔和所述超前物探在洞库开挖阶段进行,水平布置超前探明地质并相互对比验证。
具体来说,包括以下步骤:
步骤一,获取地质、构造、地震及遥感资料,进行地面踏勘,形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案。
步骤二,开展地表区域物探,进行工程地质分区;生成测区工程地质分区图,圈定物探异常带。
具体来说,区域物探主要是指利用大地电磁法、弹性波、直流电法等方法,根据探测结果结合地质背景对测区进行工程地质分区,确定各分区的工程地质概况及地质复杂程度,并圈定物探异常区等。
步骤三,在洞库隧道洞门处采用多功能水平钻机在洞库开挖面进行长距离水平钻孔,并取芯留样进行室内土工试验;绘制数字化钻孔柱状图、综合地质剖面图以及获取岩土体参数等,分析洞库开挖前方50~500m或更长地质情况。
具体来说,洞口段长距离水平钻探,针对深埋洞库洞口段地质情况复杂、地质灾害频发的特点,在洞门开挖面上布置长距离超前水平钻探,探明浅埋段洞库地质情况。钻孔布置在隧道开挖轮廓之内,沿隧道纵向准确查明地层岩性、地质构造、地下水、物理力学参数等信息。
并且,根据地质复杂程度的不同,洞口段长距离水平钻探可布置3~5孔,所有钻孔均要求取芯、留样;为加大探测范围,可将钻探角度调整为3~5°。
步骤四,根据地质资料对洞库开挖支护进行预设计。
步骤五,进行洞库隧道开挖,开挖前同时进行洞内超前物探,有针对性的施做超前地质预报,形成洞库前方25~120m范围内的综合超前地质预测预报报告。
具体来说,超前物探主要针对地表物探圈定的探测异常区,在地下洞库已开挖区运用地震波法(TSP、TST、TGP等)、瞬变电磁法、雷达法(表面GRP、孔内)等不同探测手段组合,对洞内进行超前地质预报。
步骤六,在洞内深埋段利用风镐及多功能凿岩台车进行加深炮孔探测,根据钻进速度、冲洗液颜色、颗粒物等判断前方5~8m地质情况;与超前物探地质资料就行比对,及时动态调整支护设计参数。
具体来说,洞内深埋段加深炮孔主要指洞库每循环开挖过程中,在进行炮孔施做时,对其中一定数量周边孔进行加深,利用其进行地质探测,探明洞库施工前方5~8m的地质情况。
并且,洞内深埋段加深炮孔采用延长***钻孔的周边孔实现,数量为周边孔数量的10~20%,且不少于5孔。记录加深炮孔的钻进参数、出水量,判断前方地质情况。
步骤七,综合以上各步探测成果,结合BIM工作,构建地下洞室三维地质模型,根据探测的地质情况进行洞库支护设计和及时支护修改,保证洞室开挖安全。
具体来说,利用各项探测成果,综合分析,形成地下洞室三维地质模型,指导设计、施工,并对运营期维修保养工作提供基础资料。
综上所述,在发明的勘察过程中应注意各种方法和各个阶段的资料相互验证,以保证能够指导现场施工。
本发明的一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,通过采用“区域物探+洞口段长距离水平钻探+洞内深埋段加深炮孔探测+超前物探”的组合手段,对地下洞库的地质情况进行精准勘察,适用于不同地层岩性的深埋洞室,与传统单一的地表超深钻探相比,具有施工耗时短、劳动强度低、工作效率高、勘察准确性高等优点,尤其在洞库埋深大于100m的硬质岩地区有着较高的适宜性;解决了现有深埋洞库在地质勘察技术上的不足,查明深埋地下洞库和隧道洞口段及洞身段地层地质情况,为设计施工提供依据,减小施工阶段地质风险,提供了一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置结构和方法,对深埋洞库进行勘察,查明巨型洞室穿越地层地质资料,减小施工风险;本发明采用沿隧道纵向的水平钻探替代传统的垂直钻孔,沿洞库轴向更能探明洞库隧道的地质情况,避免了传统钻探法的一孔之见,能够更精确的探明洞库隧道地质情况,减少施工过程中的地质风险;本发明采用物探和钻探、前期和施工过程中的综合地质勘察布置方式,可以相互对照和比对,大大提高了地质勘察精度,可以对不良地质地段提前采取加固支护方案,避免了盲目施工;工作条件明显改善,主要在洞口和洞内进行,可以大大降低勘察成本,节省投资。实施简单,对施工影响小,不占用施工成本,可与施工同步进行,提高了工作效率。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述,但是应该理解的是,这里具体的描述,不应理解为对本发明的实质和范围的限定,本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改,都属于本发明所保护的范围。

Claims (5)

1.一种深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,进行地面踏勘,形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案;
步骤二,开展地表区域物探,进行工程地质分区,生成测区工程地质分区图,圈定物探异常带;
步骤三,进行长距离水平钻孔,并取芯留样进行室内土工试验,分析洞库开挖前方情况;
步骤四,对洞库开挖支护进行预设计;
步骤五,进行洞库隧道开挖,开挖前进行洞内超前物探;
步骤六,进行加深炮孔探测,判断前方地质情况;与超前物探地质资料就行比对,及时动态调整支护设计参数;
步骤七,综合探测成果,构建地下洞室三维地质模型,根据探测的地质情况进行洞库支护设计和及时支护修改,以保证洞室开挖安全。
2.根据权利要求1所述的深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,其特征在于,在步骤三中,在洞库隧道洞门处采用多功能水平钻机在洞库开挖面进行长距离水平钻孔,并取芯留样进行室内土工试验;绘制数字化钻孔柱状图、综合地质剖面图以及获取岩土体参数等,分析洞库开挖前方50~500m或更长地质情况。
3.根据权利要求1所述的深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,其特征在于,在步骤五中,通过施做超前地质预报,形成洞库前方25~120m范围内的综合超前地质预测预报报告。
4.根据权利要求1所述的深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,其特征在于,在步骤六中,在洞内深埋段利用风镐及多功能凿岩台车进行加深炮孔探测,根据钻进速度、冲洗液颜色、颗粒物等判断前方5~8m地质情况。
5.根据权利要求4所述的深埋地下洞库的水平地质勘察布置方法,其特征在于,在步骤六中,洞内深埋段加深炮孔采用延长***钻孔的周边孔实现,数量为周边孔数量的10~20%,且多于5孔;记录加深炮孔的钻进参数、出水量,判断前方地质情况。
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