CN101298840A - 一种预报隧道施工掌子面前方涌水位置的方法 - Google Patents

Abstract

一种预报隧道施工掌子面前方涌水位置的方法，属隧道施工地质超前预报技术领域。所述的方法是：在施工掌子面后面的隧道周边，随隧道施工掌子面的前移，按一定间距逐点跟踪测试隧道周边岩体的温度，根据岩体温度变化趋势，做出隧道施工掌子面前方涌水位置预报。优点是工作量小，实施方便；不受人为因素的影响，客观性强，可信度和准确性都高；测试在隧道施工掌子面后实施，对隧道施工无干扰。适用于除盾构开挖、管片衬砌紧跟施工隧道以外的开敞式掘进机法、矿山法隧道施工掌子面前方涌水位置预报。

Description

一种预报隧道施工掌子面前方涌水位置的方法

技术领域

本发明涉及隧道施工地质超前预报技术领域。特别涉及的是一种预报隧道涌水位置的方法。

背景技术

目前，对隧道涌水位置预报采用的主要技术方法包括：界面位置结合地质分析法、红外探测仪探水法、地质雷达探水法、岩体温度梯度法和钻孔探水法。

界面位置结合地质分析法采用的是确定施工掌子面前方界面位置，根据隧道洞内外地质调查结果，分析确定隧道(洞)施工掌子面前方界面间介质导、储水的可能性，预测界面及界面前方发生涌水的可能性。该方法在相当程度上依赖于实施预报人员的经验及其对隧道址区工程地质水文地质条件的掌握程度，在预报人员对隧道址区工程地质水文地质条件的掌握或预报经验不足时，所做出的预报准确率不高。

地质雷达探测是利用水、岩介电常数差异对岩体中存在的水体进行探测，探测距离短，需要有丰富的判释经验。

红外探水则利用地下水体产生的红外辐射场异常进行水体探测，对围岩岩体是否含水有效，但不能确定含水量大小，且受隧道洞内施工干扰影响大。

钻孔探水法是直接探水，对基岩孔隙裂隙水效果明显。但对岩溶水、与地表水有直接联系的导水性极好的断层破碎带涌水是有较大的钻孔涌水风险。

“岩体温度梯度法”是目前预报隧道涌水位置采用的主要技术之一。该方法根据隧道所处位置实测岩体温度变化曲线与根据隧道址区地温梯度计算取得的隧道所处位置岩体温度变化曲线的比较进行隧道施工掌子面前方涌水预测预报(参见岩石力学与岩石工程(1994)27(2)77～88页“深埋隧道中的预测温度及温度预报”。该方法对隧道洞内涌水地段预报有明显的效果，但要取得隧道所处位置计算的岩体温度变化曲线，需要进行大量的隧道地表深孔温度测试来确定隧道址区地温梯度的梯度值，由于深埋长大隧道多处在山区，地表深钻孔施工本身就极为困难，再加上数量的要求，导致其勘探费用极高。如果仅通过有限数量的地表勘探钻孔岩体温度测试来确定隧道址区地温梯度的梯度值，不但非常困难，而且其获得的梯度值的可信度也不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述缺点，提供一种测试数据不受隧道洞内施工干扰、判断基本不受预报人员的经验及其对隧道址区工程地质水文地质条件的掌握程度影响、直观明了、准确率高的预报隧道施工掌子面前方涌水位置的方法。

本发明方法的内容是：在施工掌子面后面的隧道周边，随隧道施工掌子面的前移，按一定间距逐点跟踪测试隧道周边岩体的温度，根据岩体温度变化趋势，做出隧道施工掌子面前方涌水位置预报。

我们知道，一般情况下，随着埋深的加大，地面以下岩体温度越来越高。但地下水体及其在岩体中的循环流动，会降低(常规水体)或提高(地下热水流)水体周边一定范围及流经位置的岩体温度。含水体水温越低或越高、含水体越大，这种现象越明显；含水体中岩体节理裂隙发育程度越高、贯通性越好，地下水的循环速度越快，这种现象越明显。本发明方法就是利用地下含水体及其在岩体中的循环流动会降低或提高周边岩体温度这一现象，跟踪测试掌子面后方岩体温度，当岩体温度变高或变低时，即预示测试位置的掌子面前方存在含水体，施工开挖可能遭遇涌水，从而对隧道施工掌子面前方可能出现涌水现象的位置做出科学的准确预报。

所述的隧道周边岩体温度的测试可考虑在5～12m深的岩孔中进行。这样做的好处是可避免因隧道洞内施工和隧道洞内空气温度的变化对隧道岩体温度的影响，保证所测得的岩体温度为真实的岩体温度。

与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：

(1)避免了大量的隧道地表深孔温度测试作业，工作量小，实施方便；

(2)根据岩体温度的变化进行隧道施工掌子面前方是否涌水判断，不但直观明了，且避免了预报人员的经验及其对隧道址区工程地质水文地质条件的掌握程度这些人为因数的影响，客观性强，可信度和准确性都高；

(3)测试在隧道施工掌子面后实施，对隧道施工无干扰；隧道施工作业(掌子面爆破作业、洞内通风、运输等)对岩体温度测试结果也无影响；

(4)、适应性强：本方法适用于除盾构开挖、管片衬砌紧跟施工隧道以外的开敞式掘进机法、矿山法隧道施工掌子面前方涌水位置预报。

本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例1的岩体温度变化曲线图

图2是实施例2的岩体温度变化曲线图

具体实施方式

实施例1：

本实施例以位于四川省西昌市的锦屏水电站交通辅助隧道进行的岩体温度测试为例来具体说明本方法。隧道由大里程往小里程方向施工，预报从大里程端开始。

在隧道AK12+065位置处的右边墙1.0m高度位置，钻一个5.5m深的孔作为第一岩体温度测试点；随隧道施工掌子面的前移，按4.0m间距在隧道掘进方向同样高度同样钻孔深度布置岩体温度测试点，得到计7个测试点的岩体温度如图1所示。

由图1可以看出，自AK12+065到AK12+049，岩体温度基本保持稳定状态，从AK12+045到AK12+041，岩体温度呈明显连续下降趋势，预示AK12+045前方存在含水体，可能出现隧道涌水。

开挖证明，在AK12+040处隧洞边墙1.0m高度位置出现小股状涌水。

实施例2：

本实施例仍以在锦屏水电站交通辅助隧道进行的岩体温度测试为例来具体说明本方法。

在隧道AK12+035右边墙1.0m高度位置钻孔5.0m深度处为第一岩体温度测试点，随隧道施工掌子面的前移，按5.0m间距在隧道掘进方向同样高度同样钻孔深度布置岩体温度测试点，得到计7个测试点的岩体温度如图2所示。

由图2可以看出，自AK12+035到AK12+015，岩体温度基本保持稳定状态，从AK12+015到AK12+005，岩体温度呈明显连续下降趋势，预示AK12+005前方存在含水体，可能出现隧道涌水。

开挖证明，在AK12+005前方的AK11+090处隧洞拱部位置出现数处较大股状涌水。

Claims (2)

1、一种预报隧道施工掌子面前方涌水位置的方法，其特征是所述的方法是：在施工掌子面后面的隧道周边，随隧道施工掌子面的前移，按一定间距逐点跟踪测试隧道周边岩体的温度，根据岩体温度变化趋势，做出隧道施工掌子面前方涌水位置预报。

2、如权利要求1所述的预报隧道施工掌子面前方涌水位置的方法，其特征是所述的隧道周边岩体温度的测试是在5～12m深的岩孔中测试。

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