CN107966733A - 一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，把超前地质预报同地质钻勘结合起来，先采用超前地质预报对隧道的前方岩堆的地质情况进行综合地质预报，再根据超前预报所采集的数据，对隧道前方围岩地质的情况进行预判，预判按里程段分为三段，即确切的岩堆段、中间模糊段、确定的基岩段，仅在中间模糊段按勘察需要布设必要的地质补勘钻孔，通过精细化地质勘探，最终确认岩堆与基岩的交接准确里程及位置。本发明利用最少的地质补勘钻孔准确掌握巨型岩堆较详细的地质资料，为岩堆注浆加固方案设计提供准确的设计依据，解决了大孔隙率岩堆与基岩交接面里程无法快速、准确探测的难题。

Description

一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘 探的方法

技术领域

本发明涉及大空隙率巨型松散体岩堆界线勘探技术领域，具体涉及一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法。

背景技术

现有钓鱼台隧道进口岩堆的规模极大, 岩堆范围包括了隧道进口从山脚到山顶的几乎整个山体，岩堆为上部薄下部厚的楔形依附在山体之上，自然坡度26°～38°，岩堆厚度为26.3～ 48.4米。岩堆主要由大小不一的块石组成，岩质为早震旦系钓鱼台组（Z_1d）石英砂岩，块石直径多在0.5m～1.5m之间，大者2～3m，块径总体较为均一，呈松散架空结构，无粘接，无碎块石及细粒土充填，无分选，岩堆的空隙率达45%-50%。

钓鱼台隧道进口从大空隙率巨型岩堆松散体中部穿过，隧道顶部岩堆最大厚度50米，隧道底部离岩堆底基岩深度达32米以上，隧道开挖因受岩堆结构松散等不良地质情况和渗水的影响，极易形成局部坍塌引起整个山体上的岩堆滑移，造成安全事故，对隧道施工和铁路运营安全也极为不利。为了解决大孔隙率岩堆松散体开挖极易局部坍塌、整体滑移、铁路运营易扰动的等问题，拟在隧道通过的岩堆稳定影响区域范围采用注浆加固措施。了解清楚岩堆规模和空间分布，掌握隧道岩堆段的长度及埋深，以及隧道进入基岩的具体位置里程等地质资料，对于岩堆的注浆加固方案的设计是否科学合理尤其重要。但由于岩堆规模巨大、结构松散，极易卡钻，地质钻勘需要跟管钻进，每一个孔的钻进时间都在1.5个月以上，直接采用地质钻探法较准确研判隧道岩堆与基岩交接面，需要布置较多的地质钻孔，钻勘时间太长；如采用水平钻孔来揭示岩堆与基岩交接面，需要在岩堆中水平钻进150~200米，几乎无法实现。如何用较短的时间、较少的费用来较准确的研判岩堆与基岩交接面位置，是大孔隙率巨型岩堆松散体地质勘察的难题。

此外，通过对现场各种勘探方法的应用比较，可以发现，单一勘探方法、利用调查法、钻探法、人工探井开挖 及地球物理勘探法，都有某种程度的不足和局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，把超前地质预报同地质钻勘结合起来，利用最少的地质补勘钻孔准确掌握巨型岩堆较详细的地质资料，为岩堆注浆加固方案设计提供准确的设计依据，解决了大孔隙率岩堆与基岩交接面里程无法快速、准确探测的难题。

本发明是通过以下技术方案实施的：一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，把超前地质预报同地质钻勘结合起来，先采用超前地质预报对隧道的前方岩堆的地质情况进行综合地质预报，再根据超前预报所采集的数据，对隧道前方围岩地质的情况进行预判，预判按里程段分为三段，即确切的岩堆段、中间模糊段、确定的基岩段，仅在中间模糊段按勘察需要布设必要的地质补勘钻孔，通过精细化地质勘探，最终确认岩堆与基岩的交接准确里程及位置。

所述的一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，具体依照下列步骤进行：

（1）根据现场勘察和洞口的地质钻探所取得的地质资料，进行隧道和进洞方式设计；

（2）根据隧道设计图组织隧道洞口注浆加固和进洞施工，隧道正式进洞后，在隧道掌子面进行长距离超前地质预报，采用地震层析成像及全息成像技术，利用地震能量在不同介质中不同的衰减率和传播速度，经复杂介质折射、反射、散射所接受的信号来估计介质性质变化的位置、范围的反演技术，预报隧道前方地质概况，预判岩堆及基岩的分布范围；

（3）根据步骤（2）所得的数据资料，对隧道前方围岩的地质分布情况进行分析，找出能确切研判的岩堆段、基岩段的里程范围，以及岩堆段与基岩段间不能确切研判岩性的中间模糊段的里程范围；

（4）把超前地质预报岩层分布与设计已有的地质勘探资料进行比对，把能确切研判的岩堆段、基岩段的里程范围确定下来，对岩堆段与基岩段间不能确切研判岩性的中间模糊段，根据中间模糊段里程范围按勘探需求布设相应的地质补勘钻孔，对中间模糊段进行钻孔补勘；

（5）根据钻孔补勘所得到的地质资料，对岩堆段与基岩段间超前预报不能确切研判的中间模糊段地质情况进行补充和确认，确定岩堆段与基岩段间超前地质预报中间模糊段的岩性；

（6）最终较准确判断岩堆段与基岩段交接面里程，为岩堆注浆加固设计提供准确地质资料。

本发明通过上述步骤把隧道超前地质预报与地质钻探有机结合，根据超前预报结果能较准确的布设补勘所需的地质补勘钻孔，利用最少的地质补勘钻孔准确掌握巨型岩堆较详细的地质资料，为岩堆注浆加固方案设计提供准确的设计依据，解决了大孔隙率岩堆与基岩交接面里程无法快速、准确探测的难题；该方法仅需使用跟管地质钻机和隧道超前预报的相关设备，施工工艺简单、安全、经济、实用、灵活，具体技术效果如下：

①通过超前地质预报能先对隧道前方岩堆的分布性及基岩的位置进行初步预判，地质补勘布孔区域大大缩小；

②采用超前地质预报和地质补勘相结合的方法，可以较精准布设地质补勘钻孔，能减少地质补勘钻孔的数量，勘探时间比全部采用地质补勘钻孔大大缩短；

③采用超前地质预报和地质补勘相结合的方法，仅需把地质补勘钻孔布设在地质预报不能明确研判的范围内，布孔位置更合理，效率高；

④采用超前地质预报和地质补勘相结合的方法，减少了地质补勘钻孔工程量，勘探费用低，经济性好；

⑤采用超前地质预报和地质补勘相结合的方法，钻探长度缩短了，减少了护壁泥浆沿岩堆块石架空间隙流入岩堆下部河流的风险，环保效果明显；

⑥同时钻探和挖探情况又验证了超前地质预报地球物理勘探法解译成果，各种勘探方法相互验证，可以高效率准确判断岩堆与基岩交接面里程，为岩堆注浆加固设计提供准确地质资料。

综上所述，本发明提供的综合地质勘探方法，可以快速确定岩堆与基岩的交接准确里程位置，查明岩堆的分布范围、厚度、岩堆基底的稳定性。

附图说明

图1是超前地质预报研判区域分布及补勘钻孔布置平面示意图。

图2是超前地质预报研判区域分布及补勘钻孔布置断面示意图。

图中，1-掌子面，2-岩堆段，3-中间模糊段，4-基岩段，5-补勘钻孔钻孔。

具体实施方式

一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，先采用超前地质预报对隧道的前方岩堆的地质情况进行综合地质预报，再根据超前预报所采集的数据，对隧道前方围岩地质的情况进行预判，预判按里程段分为三段，即确切的岩堆段2、中间模糊段3、确定的基岩段4，仅在中间模糊段3按勘察需要布设必要的地质补勘钻孔5，通过精细化地质勘探，最终确认岩堆与基岩的交接准确里程及位置。

所述的一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，具体依照下列步骤进行：

（1）根据现场勘察和洞口的地质钻探所取得的地质资料，进行隧道和进洞方式设计；

（2）根据隧道设计图组织隧道洞口注浆加固和进洞施工，隧道正式进洞后，在隧道掌子面1进行长距离（150m）超前地质预报（如TRT6000），采用地震层析成像及全息成像技术，利用地震能量在不同介质中不同的衰减率和传播速度，经复杂介质折射、反射、散射所接受的信号来估计介质性质变化的位置、范围的反演技术，预报隧道前方地质概况，预判岩堆及基岩的分布范围；

（3）根据步骤（2）所得的数据资料，对隧道前方围岩的地质分布情况进行分析，找出能确切研判的岩堆段2、基岩段4的里程范围，以及岩堆段2与基岩段4间不能确切研判岩性的中间模糊段3的里程范围；

（4）把超前地质预报岩层分布与设计已有的地质勘探资料进行比对，把能确切研判的岩堆段2、基岩段4的里程范围确定下来，对岩堆段2与基岩段4间不能确切研判岩性的中间模糊段3，根据中间模糊段3里程范围按勘探需求布设相应的地质补勘钻孔5，见图1，对中间模糊段进行钻孔补勘；

（5）根据钻孔补勘所得到的地质资料，对岩堆段2与基岩段4间超前预报不能确切研判的中间模糊段3地质情况进行补充和确认，确定岩堆段2与基岩段4间超前地质预报中间模糊段3的岩性；

（6）最终准确判断岩堆段2与基岩段4交接面里程，为岩堆注浆加固设计提供准确地质资料。

通过上述步骤快速实现准确判断岩堆段2与基岩段4交接面里程范围的地质勘察工作，为岩堆注浆加固设计提供准确地质资料。

Claims (2)

1.一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，其特征在于：先采用超前地质预报对隧道的前方岩堆的地质情况进行综合地质预报，再根据超前预报所采集的数据，对隧道前方围岩地质的情况进行预判，预判按里程段分为三段，即确切的岩堆段、中间模糊段、确定的基岩段，仅在中间模糊段按勘察需要布设必要的地质补勘钻孔，通过精细化地质勘探，最终确认岩堆与基岩的交接准确里程及位置。

2.如权利要求1所述的一种用于大孔隙率巨型松散体岩堆与基岩交接面综合地质勘探的方法，其特征在于依照下列步骤进行：

（1）根据现场勘察和洞口的地质钻探所取得的地质资料，进行隧道和进洞方式设计；

（2）根据隧道设计图组织隧道洞口注浆加固和进洞施工，隧道正式进洞后，在隧道掌子面进行长距离超前地质预报，采用地震层析成像及全息成像技术，利用地震能量在不同介质中不同的衰减率和传播速度，经复杂介质折射、反射、散射所接受的信号来估计介质性质变化的位置、范围的反演技术，预报隧道前方地质概况，预判岩堆及基岩的分布范围；

（3）根据步骤（2）所得的数据资料，对隧道前方围岩的地质分布情况进行分析，找出能确切研判的岩堆段、基岩段的里程范围，以及岩堆段与基岩段间不能确切研判岩性的中间模糊段的里程范围；

（4）把超前地质预报岩层分布与设计已有的地质勘探资料进行比对，把能确切研判的岩堆段、基岩段的里程范围确定下来，对岩堆段与基岩段间不能确切研判岩性的中间模糊段，根据中间模糊段里程范围按勘探需求布设相应的地质补勘钻孔，对中间模糊段进行钻孔补勘；

（5）根据钻孔补勘所得到的地质资料，对岩堆段与基岩段间超前预报不能确切研判的中间模糊段地质情况进行补充和确认，确定岩堆段与基岩段间超前地质预报中间模糊段的岩性；

（6）最终准确判断岩堆段与基岩段交接面里程，为岩堆注浆加固设计提供准确地质资料。