專利名稱：隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴大斷面水平鉆孔預(yù)測預(yù)報法的制作方法
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。對災(zāi)害如果處置不當(dāng)，不但會造成隧道掘進困難， 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)計與實際情況有不相符之處，沒有采取有針對性的預(yù) 防措施。為降低隧道施工風(fēng)險，保證施工安全，必須加強對隧道掌子 面前方水文地質(zhì)情況的預(yù)報，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)若干個探孔，其中一個探孔設(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， 其孔底超出隧道開挖輪廓線外3 5米，以探明開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米為一個探測距離，每探測距離內(nèi)10~15 米至少設(shè)一個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面保證有5~8個探孔；根據(jù)隧道 掌子面與監(jiān)測斷面的距離、探孔起點和探孔底部的相對位置，計算出鉆探角度進行鉆探，加上中間探孔，每個監(jiān)測斷面有6 9個探孔；對應(yīng)各里程點的鉆進速度、鉆碴或巖芯、排水情況、鉆進具體感覺進行 詳細(xì)記錄并進行綜合分析，得到一個監(jiān)測斷面的基本巖盤地質(zhì)狀況。因此，在一個30 50米超前地質(zhì)鉆孔探測范圍內(nèi)，只能探測3 5個監(jiān) 測斷面，再根據(jù)這3~5個監(jiān)測斷面的分析結(jié)果判斷前方地質(zhì)狀況?，F(xiàn)有超前鉆孔探測隧道掌子面前方地質(zhì)狀況方法的不足之處在 于(l)探測不連續(xù)，各監(jiān)測斷面存在間距，隧道掌子面前方地質(zhì)狀 況的探測不連續(xù)，損害探測的準(zhǔn)確性。(2)鉆探工作量大，為滿足每 10 15米范圍內(nèi)有一個監(jiān)測斷面，則探測200米距離需鉆探上百個探 孔，累計探孔長度達(dá)數(shù)千米。(3)因為探孔是在隧道掌子面上鉆探， 與隧道掘進工作無法同時進行，影響施工進度。(4)探測距離短，在 隧道開挖斷面上，只能探測掌子面前方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)情況擴大斷面水平鉆 孔預(yù)測預(yù)報法。該預(yù)測預(yù)報法對隧道的掘進施工影響較小，鉆探工作 量小，探測距離長，對隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的探測具有連續(xù)性， 使探測到的信息更加詳細(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、 隧道掘進過程中，當(dāng)掘進前方需探測時，在該地段擴大斷面， 擴大的范圍為水平鉆機施鉆時不影響隧道(1)掘進，滿足探孔能 布設(shè)于最小臨界探測面上；b、 在擴大后的斷面上，均勻設(shè)置5個探孔；c、 5個探孔均沿隧道軸線方向鉆探，鉆探的深度為水平鉆機能達(dá) 到的鉆探深度，目前為200 400米；d、 對鉆探過程進行記錄，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)掘進時，先按照工程規(guī)范 進行處理，然后繼續(xù)隧道(1)掘進；f 、如果前方地質(zhì)情況不存在不利于隧道(1)掘進的情況，則將 隧道(1)掘進至前一次探孔底部(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)點為1、 一次施鉆能探測和預(yù)報隧道掌子面前方200 400米的地質(zhì)狀 況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有探測方法的30 50米距離；2、 探測和預(yù)報同樣距離的地質(zhì)狀況，鉆探累計長度比現(xiàn)有技術(shù) 大大減少；3、 能直觀、連續(xù)地探測預(yù)報隧道掌子面前方的地質(zhì)狀況，改進 了現(xiàn)有技術(shù)中地質(zhì)探測不連續(xù)的狀況；4、 因布置的探孔都在擴大后的斷面上，所以在鉆探時不影響隧道的正常施工，提高施工效率；5、 可利用設(shè)計中的避車洞、電氣化鐵路接觸網(wǎng)下錨段、公路長 大隧道中緊急停車段等原本就需要擴大斷面的地段作為探孔所需的 擴大斷面，能有效地減少增加的工程量。6、 本發(fā)明對巖溶發(fā)育地區(qū)，溶洞、溶溝、溶槽等地質(zhì)情況的預(yù) 報效果尤其顯著。


圖1是本發(fā)明隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴大斷面水平鉆孔預(yù)測預(yù) 報法的示意圖。圖2是現(xiàn)有探測隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。實施例一如圖1所示，本發(fā)明的隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴大斷面水平鉆 孔預(yù)測預(yù)報法按下列步驟進行a、 隧道1掘進過程中，當(dāng)掘進前方需探測時，在該地段擴大斷 面2，擴大的范圍為水平鉆機施鉆時不影響隧道(1)掘進，滿足探 孔能布設(shè)于最小臨界探測面上；b、 在擴大后的斷面2上，均勻設(shè)置5個探孔3;c、 5個探孔均沿隧道軸線4方向鉆探，鉆探的深度為水平鉆機能 達(dá)到的鉆探深度，目前為200 400米；d、 對鉆探過程進行記錄，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)掘進時，先按照工程規(guī)范 進行處理，然后繼續(xù)隧道(1)掘進；f 、如果前方地質(zhì)情況不存在不利于隧道(1)掘進的情況，則將 隧道(1)掘進至前一次探孔底部(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，對本發(fā)明作進一步的說明。實施例二滬蓉西高速公路米湯山隧道長1823米，為左右分離式隧道，正 洞開挖斷面面積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)報中得以應(yīng)用，實施效果較好，地質(zhì)預(yù)報情況 準(zhǔn)確直觀。該隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴大斷面水平鉆孔預(yù)測預(yù)報法為a、 滬蓉西高速公路米湯山隧道，當(dāng)掘進到504米時需進行隧道 掌子面前方地質(zhì)情況的探測和預(yù)報，將隧道的左右和高各擴大5米， 此時水平鉆機能的施鉆不影響隧道的掘進；b、 在擴大后斷面上的拱頂、左右拱腳、左右邊墻底部位置設(shè)5 個探孔；c、 5個探孔均沿隧道軸線方向鉆探，鉆探的深度為260米(因當(dāng) 時的水平鉆機能達(dá)到的鉆探深度為280米)；d當(dāng)隧道掘進至離擴大后斷面250米時，將隧道該地段的左右和 高各擴大5米；e、重復(fù)步驟b d。2005年4月15成功地在704米處探測到溶洞，2005年4月21 日在左洞掘進至該處后，通過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，對溶腔實施泄 水，近3萬立方米水成功泄出，沒有任何人員傷亡和財產(chǎn)損失。在第978米處成功地探測到煤層，并提前制定了掘進及支護方案，提前為變更設(shè)計作好了資料，減少了因變更設(shè)計出現(xiàn)窩工的損失。在1150-1307米處對設(shè)計提示的斷層破碎帶成功進行了驗證，并 根據(jù)探測情況為成功通過該地層制定恰當(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)情況擴大斷面水平鉆孔預(yù)測預(yù)報法，其特征在于，該預(yù)測預(yù)報法按下列步驟進行a、隧道(1)掘進過程中，當(dāng)掘進前方需探測時，在該地段擴大斷面(2)，擴大的范圍為水平鉆機施鉆時不影響隧道(1)掘進，滿足探孔能布設(shè)于最小臨界探測面上；b、在擴大后的斷面(2)上，均勻設(shè)置5個探孔(3)；c、5個探孔(3)均沿隧道軸線(4)方向鉆探，鉆探的深度為水平鉆機能達(dá)到的鉆探深度；d、對鉆探過程進行記錄，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)掘進時，先按照工程規(guī)范進行處理，然后繼續(xù)隧道(1)掘進；f、如果前方地質(zhì)情況不存在不利于隧道(1)掘進的情況，則將隧道(1)掘進至前一次探孔底部(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)明公開了隧道掌子面前方地質(zhì)情況擴大斷面水平鉆孔預(yù)測預(yù)報法，涉及地質(zhì)勘探。本發(fā)明是在隧道(1)掘進過程中擴大斷面(2)，在擴大后的斷面(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)掘進至離探孔底(5)5～20米時，擴大該地段的斷面(2)，重復(fù)上述過程，直至隧道(1)打通。本發(fā)明的優(yōu)點是不影響隧道的掘進施工，鉆探工作量小，探測距離長，對隧道掌子面前方地質(zhì)狀況的探測具有連續(xù)性，使探測到的信息更加詳細(xì)和準(zhǔn)確。
文檔編號E21B47/12GK101270666SQ20081004773
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者游國平 申請人:中鐵十一局集團第四工程有限公司