[發明專利]一種未開挖條件下高地溫隧道原巖溫度的預測方法

有效

• 申請號: 201810222751.6
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108875995B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 羅占夫;卓越;劉永勝;尹龍;高廣義;張建設;王卓;馮曉燕;王樹剛;翟康博;司景釗;何喜湘;李治國;楊立新;劉建平;宋法亮;曹貴才;張俊
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道局集團有限公司;中鐵隧道勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所(普通合伙) 41112
• 代理人: 符繼超

1.一種未開挖條件下高地溫隧道原巖溫度的預測方法，該預測方法使用到公式1和公式2且公式1和公式2均已錄入計算機計算程序中，該預測方法還利用了谷地地理信息系統，將谷地地理信息系統簡稱為X系統，其中公式2就是X系統與高地溫隧道施工圖對比調整誤差而建立的數學模型公式，給定高地溫隧道的長度為Lkm；

公式1是：α_i＝(T_i-T_恒)/(H_i-H_恒)；

在公式1中：H_i是測溫點之深度m，α_i是在H_i深度時的巖石溫度梯度℃/m，T_i是在H_i深度時所測巖溫℃，T_恒是恒溫帶巖溫℃，H_恒是恒溫帶深度m；

公式2是：T＝T₀+α′Haz+(α-α′)[z-h(t)+az(D-z)]；

在公式2中，T是未開挖條件下高地溫隧道計算點的原巖溫度℃，T₀是高地溫隧道相應海拔高度上當地的地表面溫度℃，α'是高地溫隧道當地的地表面溫度梯度℃/m，H是未開挖條件下高地溫隧道計算點的山體抬升高度m，α是初始狀態下巖石溫度梯度℃/m，z是未開挖條件下高地溫隧道計算點的埋深m，h(t)是地形修正參數,t是高地溫隧道區域內的地質演化時間s，k是高地溫隧道區域內的溫度擴散系數m²/s，D是未開挖條件下高地溫隧道的最大埋深m；其特征是：

第一步，先利用地質鉆機在未開挖的高地溫隧道上方按Jm的采樣間距配鉆數個鉆孔點，采樣間距J控制在800～1200m，各鉆孔點的孔徑φ范圍控制在89～93mm且各鉆孔點按1、2、3…i的自然順序進行分別標記，各鉆孔點的孔深依據高地溫隧道至地表垂直高度而定，各鉆孔點完成后應及時清除孔內殘余巖屑并均需放置24小時以上；

第二步，從各鉆孔點的恒溫帶深度開始往下每隔Ym選取一個測溫點,Y大于等于100m,對于每一個鉆孔點而言由于其隧道上方的深度不同并在Ym的限制下其對應的測溫點設置數目是各不相同的，每個所述測溫點均采用T型熱電偶測量其孔內巖溫且連續觀測d天，d不小于9天，每天不少于觀測3次并記錄所測巖溫；

第三步，若第i個鉆孔點具有n個所述測溫點，n為自然整數，則第i個鉆孔點的第n個所述測溫點在H_i深度時就可以得到數個所測巖溫，將數個所測巖溫存入計算機，計算機通過加權平均即可求得在H_i深度時的平均所測巖溫T_i，計算機錄有X系統并可查出第i個鉆孔點的恒溫帶巖溫T_恒和恒溫帶深度H_恒，最后計算機通過公式1即可得到第i個鉆孔點的第n個所述測溫點在H_i深度時的巖石溫度梯度α_i；同理根據上述方式可以得到第i個鉆孔點在其它所述測溫點和不同深度時的巖石溫度梯度，對于第i個鉆孔點而言由于具有n個所述測溫點，這標志在第i個鉆孔點也具有n個巖石溫度梯度，通過計算機將n個巖石溫度梯度加權平均即可求得在第i個鉆孔點對應的初始狀態下巖石溫度梯度α；

同理，再根據上述方式可以得到其它鉆孔點相對應的初始狀態下巖石溫度梯度α，每一個鉆孔點均對應一個初始狀態下巖石溫度梯度α，這些數值不同的初始狀態下巖石溫度梯度α在鉆孔點按1、2、3…i的自然順序和采樣間距Jm下進行排列就形成系列初始狀態下巖石溫度梯度；

第四步，依據X系統能夠分別獲得高地溫隧道在Lkm范圍內各鉆孔點按采樣間距Jm所對應的T₀、α'、L、a、h(t)、z和D的一組地形參數，再依據高地溫隧道地質演化年代獲得k、t的地質演化參數，將所述地形參數和所述地質演化參數按序存入計算機并與各鉆孔點相對應，將第三步最后形成的系列初始狀態下巖石溫度梯度分別帶入公式2中，計算機通過運算就能分別得出在未開挖條件下高地溫隧道各鉆孔點的原巖溫度T；

第五步，將第四步得出的未開挖條件下高地溫隧道各鉆孔點的原巖溫度T再通過計算機并按各鉆孔點自然順序和采樣間距Jm下進行排列繪制，即可得到未開挖條件下高地溫隧道的原巖溫度分布圖，該原巖溫度分布圖為未開挖條件下高地溫隧道的科學施工提供依據。