[發(fā)明專利]地下工程突涌水通道精細(xì)探查及其注漿封堵效果評價(jià)方法

有效

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• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104330838A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李術(shù)才;劉斌;劉征宇;張慶松;范克睿;聶利超;張霄;孫懷鳳;劉人太
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;G01N27/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地下工程領(lǐng)域，尤其涉及一種地下工程施工中突涌水通道精細(xì)探查及其注漿封堵效果評價(jià)方法，

背景技術(shù)

突水涌泥等地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為影響我國交通、水利水電、礦山領(lǐng)域隧道與地下工程建設(shè)安全的重大挑戰(zhàn)，表現(xiàn)出“高壓、大流量、強(qiáng)突發(fā)性、強(qiáng)破壞性”等顯著特點(diǎn)，突涌水災(zāi)害在造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失方面一直居于各類災(zāi)害事故的前列。對于地下工程施工中發(fā)生的突涌水災(zāi)害，注漿封堵是一種主要的治理手段和方法。在突涌水災(zāi)害注漿封堵工作中，突涌水通道的探查是一項(xiàng)先導(dǎo)性工作，可提前探明地下工程突涌水通道的空間位置和賦存形態(tài)，為后期的注漿治理提供可靠準(zhǔn)確的地質(zhì)信息。同時(shí)，注漿治理效果的評價(jià)也是突涌水災(zāi)害處置的一項(xiàng)重要工作，可檢查漿液的封堵范圍、膠結(jié)效果和密實(shí)程度，從而評價(jià)治理效果和質(zhì)量，為地下工程的長期服役和運(yùn)營安全奠定基礎(chǔ)。然而，由于突水災(zāi)害源等致災(zāi)構(gòu)造所賦存的地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜，隱蔽性非常強(qiáng)，突涌水通道的探測及其治理效果的評價(jià)工作都十分困難，使得對地下工程突涌水通道的精細(xì)探查與有效治理成為一直未能很好解決的難題。

具體來說，地下突涌水通道探測及注漿封堵面臨以下兩個(gè)難題：

其一，受地下工程施工地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、埋深大的制約，地面物探手段難以取得較好的探測效果；單一的洞內(nèi)物探方法無法融合已知地質(zhì)信息，反演方程病態(tài)程度高、多解性強(qiáng)，在探查中易出現(xiàn)假異常，定位效果差；異常體過于靠近電極容易導(dǎo)致電極附近局部電場發(fā)生畸變，使成像結(jié)果出現(xiàn)偏差。導(dǎo)致突涌水通道的三維精細(xì)探測難題未得到解決。

其二，對突涌水通道的注漿封堵過程具有較強(qiáng)的隱蔽性，現(xiàn)有技術(shù)如鉆孔檢測法、數(shù)字鉆孔攝像、物探法等難以全程跟蹤監(jiān)測注漿過程中漿脈的運(yùn)移路徑、覆蓋范圍以及沉積留核情況，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)封堵漏洞，為二次突水事故埋下隱患。

綜上所述，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明了一種地下工程突涌水通道精細(xì)探查及其注漿封堵效果評價(jià)方法，為突涌水通道的三維空間定位和成像及其注漿封堵全過程跟蹤監(jiān)測評價(jià)提供一種可行的方案，以進(jìn)一步保障地下工程的安全施工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種地下工程突涌水通道精細(xì)探查及其注漿封堵效果評價(jià)方法。通過精細(xì)探測查清地下洞室(隧道)周邊及開挖沿線突涌水通道的空間位置和形態(tài)并對注漿封堵后的加固效果給出準(zhǔn)確、科學(xué)的評價(jià)，以確保地下工程施工建設(shè)安全高效進(jìn)行。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種地下工程突涌水通道精細(xì)探查及其注漿封堵效果評價(jià)方法，包括以下步驟：

(1)地質(zhì)分析先行，結(jié)合已有地質(zhì)資料及現(xiàn)場勘察，初步推斷突涌水通道可能賦存的大體范圍；

(2)布置測線，對地下洞室周邊開展綜合物探普查，初步確定突涌水通道的空間賦存范圍、規(guī)模及其大致邊界；

(3)根據(jù)步驟(2)所得的突涌水通道空間分布結(jié)果，沿突涌水通道走向在其邊界范圍外側(cè)打鉆孔，實(shí)施跨孔地質(zhì)雷達(dá)精細(xì)化探測，對整個(gè)突涌水通道的邊界進(jìn)一步精確識(shí)別和定位；

(4)在步驟(3)所述的鉆孔內(nèi)布置電極，開展全空間三維電阻率跨孔CT精細(xì)探測，構(gòu)造三維電阻率反演目標(biāo)函數(shù)及反演方程，并對反演方程進(jìn)行求解，以獲得突涌水通道三維精細(xì)化反演成像結(jié)果；

(5)根據(jù)上述探查結(jié)果，對圍巖進(jìn)行注漿加固；

(6)利用基于時(shí)間推移反演的全空間三維電阻率跨孔CT方法對注漿封堵的全過程進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，根據(jù)精細(xì)化成像結(jié)果及時(shí)獲知各個(gè)階段漿液的運(yùn)移路徑、沉積留核狀態(tài)、充填封堵質(zhì)量信息，對注漿封堵的全過程進(jìn)行跟蹤評價(jià)。

所述步驟(1)包括以下過程：根據(jù)施工地區(qū)現(xiàn)有的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料推斷洞室圍巖中水體可能賦存的大體范圍；開展洞內(nèi)、洞外現(xiàn)場地質(zhì)勘察并進(jìn)行地質(zhì)分析，劃分富水地層、突涌水隱患高風(fēng)險(xiǎn)段落并進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)注，為開展物探普查提供前期的地質(zhì)指導(dǎo)。

所述步驟(2)中對地下洞室周邊開展綜合物探普查包括高密度電法、瞬變電磁法、地質(zhì)雷達(dá)法三種探測方法，將三種物探方法測得的結(jié)果進(jìn)行對比分析，作出綜合解釋，初步確定突涌水通道的空間賦存位置、規(guī)模及其大致邊界范圍。

所述步驟(3)中沿突涌水通道走向在其邊界范圍外側(cè)打的鉆孔可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況沿任意方向打入圍巖，不必嚴(yán)格按照平行方向進(jìn)行打孔；將雷達(dá)發(fā)射天線和雷達(dá)接收天線分別置于不同鉆孔中進(jìn)行孔間層析透射成像。

所述步驟(4)中開展全空間三維電阻率跨孔CT精細(xì)探測，構(gòu)造三維電阻率反演目標(biāo)函數(shù)及反演方程的方法為：