專利名稱：隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴(kuò)大斷面水平鉆孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探，尤其涉及隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的勘探。
背景技術(shù)：
隧道工程建設(shè)的最大危險(xiǎn)是隧道內(nèi)的塌方、涌水、涌泥、涌砂、 巖爆、瓦斯爆炸等災(zāi)害，這些災(zāi)害的發(fā)生是因隧道掌子面前方復(fù)雜的 地質(zhì)狀況引起的。對(duì)災(zāi)害如果處置不當(dāng)，不但會(huì)造成隧道掘進(jìn)困難， 工期延誤，增加投資，甚至?xí)斐稍O(shè)備損壞和人員傷亡。發(fā)生這些情 況的主要原因是對(duì)隧道掌子面前方的水文地質(zhì)情況缺乏準(zhǔn)確和全面 的了解，工程設(shè)計(jì)與實(shí)際情況有不相符之處，沒(méi)有采取有針對(duì)性的預(yù) 防措施。為降低隧道施工風(fēng)險(xiǎn)，保證施工安全，必須加強(qiáng)對(duì)隧道掌子 面前方水文地質(zhì)情況的預(yù)報(bào)，得到直觀、準(zhǔn)確、連續(xù)的地質(zhì)信息，并 根據(jù)地質(zhì)、水文變化及時(shí)調(diào)整施工方法和采取相應(yīng)的技術(shù)措施?，F(xiàn)有超前鉆孔探測(cè)隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的方法為在隧道掌 子面上設(shè)若干個(gè)探孔，其中一個(gè)探孔設(shè)在掌子面的中間，該探孔沿隧 道軸線鉆探，其余探孔均勻地設(shè)置在掌子面的周邊，向外輻射鉆探， 其孔底超出隧道開(kāi)挖輪廓線外3 5米，以探明開(kāi)挖斷面外一定范圍基本巖盤的地質(zhì)狀況。周邊探孔的具體鉆探方法為隧道掌子面前方30 50米為一個(gè)探測(cè)距離，每探測(cè)距離內(nèi)10~15 米至少設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面保證有5~8個(gè)探孔；根據(jù)隧道 掌子面與監(jiān)測(cè)斷面的距離、探孔起點(diǎn)和探孔底部的相對(duì)位置，計(jì)算出鉆探角度進(jìn)行鉆探，加上中間探孔，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面有6 9個(gè)探孔；對(duì)應(yīng)各里程點(diǎn)的鉆進(jìn)速度、鉆碴或巖芯、排水情況、鉆進(jìn)具體感覺(jué)進(jìn)行 詳細(xì)記錄并進(jìn)行綜合分析，得到一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的基本巖盤地質(zhì)狀況。因此，在一個(gè)30 50米超前地質(zhì)鉆孔探測(cè)范圍內(nèi)，只能探測(cè)3 5個(gè)監(jiān) 測(cè)斷面，再根據(jù)這3~5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的分析結(jié)果判斷前方地質(zhì)狀況?，F(xiàn)有超前鉆孔探測(cè)隧道掌子面前方地質(zhì)狀況方法的不足之處在 于(l)探測(cè)不連續(xù)，各監(jiān)測(cè)斷面存在間距，隧道掌子面前方地質(zhì)狀 況的探測(cè)不連續(xù)，損害探測(cè)的準(zhǔn)確性。(2)鉆探工作量大，為滿足每 10 15米范圍內(nèi)有一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，則探測(cè)200米距離需鉆探上百個(gè)探 孔，累計(jì)探孔長(zhǎng)度達(dá)數(shù)千米。(3)因?yàn)樘娇资窃谒淼勒谱用嫔香@探， 與隧道掘進(jìn)工作無(wú)法同時(shí)進(jìn)行，影響施工進(jìn)度。(4)探測(cè)距離短，在 隧道開(kāi)挖斷面上，只能探測(cè)掌子面前方30 50米的距離。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴(kuò)大斷面水平鉆 孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法。該預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法對(duì)隧道的掘進(jìn)施工影響較小，鉆探工作 量小，探測(cè)距離長(zhǎng)，對(duì)隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的探測(cè)具有連續(xù)性， 使探測(cè)到的信息更加詳細(xì)和準(zhǔn)確。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案a、 隧道掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)掘進(jìn)前方需探測(cè)時(shí)，在該地段擴(kuò)大斷面， 擴(kuò)大的范圍為水平鉆機(jī)施鉆時(shí)不影響隧道(1)掘進(jìn)，滿足探孔能 布設(shè)于最小臨界探測(cè)面上；b、 在擴(kuò)大后的斷面上，均勻設(shè)置5個(gè)探孔；c、 5個(gè)探孔均沿隧道軸線方向鉆探，鉆探的深度為水平鉆機(jī)能達(dá) 到的鉆探深度，目前為200 400米；d、 對(duì)鉆探過(guò)程進(jìn)行記錄，根據(jù)工程地質(zhì)鉆探標(biāo)準(zhǔn)判斷前方地質(zhì) 情況；e、 如果前方地質(zhì)情況不利于隧道(1)掘進(jìn)時(shí)，先按照工程規(guī)范 進(jìn)行處理，然后繼續(xù)隧道(1)掘進(jìn)；f 、如果前方地質(zhì)情況不存在不利于隧道(1)掘進(jìn)的情況，則將 隧道(1)掘進(jìn)至前一次探孔底部(5)差5 20米處； g、重復(fù)步驟a f,直到隧道(1)打通。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為1、 一次施鉆能探測(cè)和預(yù)報(bào)隧道掌子面前方200 400米的地質(zhì)狀 況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有探測(cè)方法的30 50米距離；2、 探測(cè)和預(yù)報(bào)同樣距離的地質(zhì)狀況，鉆探累計(jì)長(zhǎng)度比現(xiàn)有技術(shù) 大大減少；3、 能直觀、連續(xù)地探測(cè)預(yù)報(bào)隧道掌子面前方的地質(zhì)狀況，改進(jìn) 了現(xiàn)有技術(shù)中地質(zhì)探測(cè)不連續(xù)的狀況；4、 因布置的探孔都在擴(kuò)大后的斷面上，所以在鉆探時(shí)不影響隧道的正常施工，提高施工效率；5、 可利用設(shè)計(jì)中的避車洞、電氣化鐵路接觸網(wǎng)下錨段、公路長(zhǎng) 大隧道中緊急停車段等原本就需要擴(kuò)大斷面的地段作為探孔所需的 擴(kuò)大斷面，能有效地減少增加的工程量。6、 本發(fā)明對(duì)巖溶發(fā)育地區(qū)，溶洞、溶溝、溶槽等地質(zhì)情況的預(yù) 報(bào)效果尤其顯著。


圖1是本發(fā)明隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴(kuò)大斷面水平鉆孔預(yù)測(cè)預(yù) 報(bào)法的示意圖。圖2是現(xiàn)有探測(cè)隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例一如圖1所示，本發(fā)明的隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴(kuò)大斷面水平鉆 孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法按下列步驟進(jìn)行a、 隧道1掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)掘進(jìn)前方需探測(cè)時(shí)，在該地段擴(kuò)大斷 面2，擴(kuò)大的范圍為水平鉆機(jī)施鉆時(shí)不影響隧道(1)掘進(jìn)，滿足探 孔能布設(shè)于最小臨界探測(cè)面上；b、 在擴(kuò)大后的斷面2上，均勻設(shè)置5個(gè)探孔3;c、 5個(gè)探孔均沿隧道軸線4方向鉆探，鉆探的深度為水平鉆機(jī)能 達(dá)到的鉆探深度，目前為200 400米；d、 對(duì)鉆探過(guò)程進(jìn)行記錄，根據(jù)工程地質(zhì)鉆探標(biāo)準(zhǔn)判斷前方地質(zhì)情況；e、如果前方地質(zhì)情況不利于隧道(1)掘進(jìn)時(shí)，先按照工程規(guī)范 進(jìn)行處理，然后繼續(xù)隧道(1)掘進(jìn)；f 、如果前方地質(zhì)情況不存在不利于隧道(1)掘進(jìn)的情況，則將 隧道(1)掘進(jìn)至前一次探孔底部(5)差5 20米處；g、重復(fù)步驟a f，直到隧道(1)打通。下面以滬蓉西高速公路米湯山隧道為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例二滬蓉西高速公路米湯山隧道長(zhǎng)1823米，為左右分離式隧道，正 洞開(kāi)挖斷面面積79米2 101米2。地質(zhì)情況復(fù)雜，巖溶突水、斷層 破碎帶、高地應(yīng)力等災(zāi)害地質(zhì)較多，溶洞、溶槽、溶溝等地質(zhì)發(fā)育， 本發(fā)明在該隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)中得以應(yīng)用，實(shí)施效果較好，地質(zhì)預(yù)報(bào)情況 準(zhǔn)確直觀。該隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴(kuò)大斷面水平鉆孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法為a、 滬蓉西高速公路米湯山隧道，當(dāng)掘進(jìn)到504米時(shí)需進(jìn)行隧道 掌子面前方地質(zhì)情況的探測(cè)和預(yù)報(bào)，將隧道的左右和高各擴(kuò)大5米， 此時(shí)水平鉆機(jī)能的施鉆不影響隧道的掘進(jìn)；b、 在擴(kuò)大后斷面上的拱頂、左右拱腳、左右邊墻底部位置設(shè)5 個(gè)探孔；c、 5個(gè)探孔均沿隧道軸線方向鉆探，鉆探的深度為260米(因當(dāng) 時(shí)的水平鉆機(jī)能達(dá)到的鉆探深度為280米)；d當(dāng)隧道掘進(jìn)至離擴(kuò)大后斷面250米時(shí)，將隧道該地段的左右和 高各擴(kuò)大5米；e、重復(fù)步驟b d。2005年4月15成功地在704米處探測(cè)到溶洞，2005年4月21 日在左洞掘進(jìn)至該處后，通過(guò)其它一些手段綜合判定溶洞的規(guī)模后制 定方案，提前將人員設(shè)備轉(zhuǎn)移至安全地段，遙控引爆，對(duì)溶腔實(shí)施泄 水，近3萬(wàn)立方米水成功泄出，沒(méi)有任何人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在第978米處成功地探測(cè)到煤層，并提前制定了掘進(jìn)及支護(hù)方案，提前為變更設(shè)計(jì)作好了資料，減少了因變更設(shè)計(jì)出現(xiàn)窩工的損失。在1150-1307米處對(duì)設(shè)計(jì)提示的斷層破碎帶成功進(jìn)行了驗(yàn)證，并 根據(jù)探測(cè)情況為成功通過(guò)該地層制定恰當(dāng)?shù)姆桨柑峁┝酥苯拥囊罁?jù)。
權(quán)利要求
1. 隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴(kuò)大斷面水平鉆孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法，其特征在于，該預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法按下列步驟進(jìn)行a、隧道(1)掘進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)掘進(jìn)前方需探測(cè)時(shí)，在該地段擴(kuò)大斷面(2)，擴(kuò)大的范圍為水平鉆機(jī)施鉆時(shí)不影響隧道(1)掘進(jìn)，滿足探孔能布設(shè)于最小臨界探測(cè)面上；b、在擴(kuò)大后的斷面(2)上，均勻設(shè)置5個(gè)探孔(3)；c、5個(gè)探孔(3)均沿隧道軸線(4)方向鉆探，鉆探的深度為水平鉆機(jī)能達(dá)到的鉆探深度；d、對(duì)鉆探過(guò)程進(jìn)行記錄，根據(jù)工程地質(zhì)鉆探標(biāo)準(zhǔn)判斷前方地質(zhì)情況；e、如果前方地質(zhì)情況不利于隧道(1)掘進(jìn)時(shí)，先按照工程規(guī)范進(jìn)行處理，然后繼續(xù)隧道(1)掘進(jìn)；f、如果前方地質(zhì)情況不存在不利于隧道(1)掘進(jìn)的情況，則將隧道(1)掘進(jìn)至前一次探孔底部(5)差5～20米處；g、重復(fù)步驟a～f，直到隧道(1)打通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴(kuò)大斷面水平鉆孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法，涉及地質(zhì)勘探。本發(fā)明是在隧道(1)掘進(jìn)過(guò)程中擴(kuò)大斷面(2)，在擴(kuò)大后的斷面(2)上均勻設(shè)置探孔(3)，各探孔(3)均沿隧道軸線(4)方向鉆探，當(dāng)隧道(1)掘進(jìn)至離探孔底(5)5～20米時(shí)，擴(kuò)大該地段的斷面(2)，重復(fù)上述過(guò)程，直至隧道(1)打通。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是不影響隧道的掘進(jìn)施工，鉆探工作量小，探測(cè)距離長(zhǎng)，對(duì)隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的探測(cè)具有連續(xù)性，使探測(cè)到的信息更加詳細(xì)和準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)E21B47/12GK101270666SQ20081004773
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者游國(guó)平 申請(qǐng)人:中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司