CN110348736A - 一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，公开一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法。本发明提供的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，根据主洞室的实测渗水量和模拟渗水量判定施工巷道的渗漏情况，建立施工巷道的集中渗漏段判别标准，进行渗漏段分级，实现对施工巷道集中渗漏段的识别，通过对集中渗漏段进行注浆封堵等措施，有效控制主洞室的渗水量，减小地下洞库在施工及运营期的风险，解决了施工巷道集中渗漏段难以准确识别的问题，提高了地下水封洞库施工及运营期的安全性，采用施工巷道充水后分段检测每一段渗漏情况的方法，不仅能检测到施工巷道渗漏的区段，同时还节省工程费用，目前还没有应用施工巷道充水识别渗漏的先例。

Description

一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法。
背景技术
地下水封洞库是一种具有安全、环保、节约耕地、使用寿命长等特点的大规模原油储备方式。施工巷道是地下水封洞库的重要组成部分，在洞库开挖过程中，地下水封洞库的施工巷道是机械设备人员的进出通道，在洞库运营中通常储存一定高度的洁净水位以保证洞库的气密性。地下水封洞库主洞室对渗水量有一定的要求，储存水体的施工巷道向主洞室内渗水的水量不能超过标准，即不能在施工巷道内出现集中渗水的渗漏段。
施工巷道的渗漏主要与岩体完整性等密切相关，现有的检测方式具有以下缺点：检测费用高，检测周期长，物探解译具有一定的不确定性，不能保证施工巷道蓄水后向主洞室内渗水的水量满足主洞室的渗水标准。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，成本低，方便有效。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，包括：
S1、根据库址区的地质参数，进行抽水试验和/或注水试验，确定所述库址区的岩体平均渗透系数；
S2、施工巷道封塞施工完成后，统计主洞室的初始渗水量；
S3、根据所述主洞室内预设气相压力值，计算目标蓄水高程，并向所述施工巷道内蓄水至目标蓄水高程；
S4、所述施工巷道的水位自然下降，根据水位降落时间设置观察段，并记录所述施工巷道中相应的水位降落高度，观察所述主洞室的实测渗水量变化；
S5、根据所述库址区的地质参数和所述岩体平均渗透系数，建立三维数值模型，并根据所述初始渗水量进行校核；
S6、根据所述施工巷道的水位变化情况，改变所述施工巷道的边界条件，计算所述施工巷道在注水回落过程中所述主洞室的模拟渗水量；
S7、根据所述主洞室的所述实测渗水量和所述模拟渗水量，判定所述施工巷道的渗漏情况，建立所述施工巷道的集中渗漏段判别标准，进行渗漏段分级。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S7中，根据所述模拟渗水量减去所述实测渗水量，然后除以所述模拟渗水量计算得到判定值R，所述施工巷道渗漏的判定标准为：
R>0，无集中渗漏段；
-1％<R<0，Ⅰ级渗漏段；
-2％<R<-1％，Ⅱ级渗漏段；
-3％<R<-2％，Ⅲ级渗漏段。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S1中，所述库址区的地质参数包括岩体岩性及主洞室、施工巷道和水幕结构的围岩性质。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，所述目标蓄水高程为所述预设气相压力值对应水头值的2.5倍，所述目标蓄水高程为施工巷道充水后的水位标高与主洞室顶板标高的差值。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S3中，所述预设气相压力值为0.2MPa，所述目标蓄水高程为20m。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S4中，所述观察段设置为1天。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S5中，所述三维数值模型为等效均匀介质模型。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S6中，所述施工巷道的边界条件根据所述施工巷道中的水位标高设置为水头边界。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S1中，所述岩体平均渗透系数是根据现场抽水和/或注水试验结果，通过渗透系数计算公式求取渗透系数，并进行算术平均。
作为本发明的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的优选方案，在步骤S2中，在统计所述主洞室的初始渗水量之前，拆除临时管道和电缆线路，完成所述施工巷道内底板及边墙的清洗，完成所述主洞室内液位测量仪表的校准。
本发明的有益效果为：
本发明提供的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，根据主洞室的实测渗水量和模拟渗水量判定施工巷道的渗漏情况，建立施工巷道的集中渗漏段判别标准，进行渗漏段分级，实现对施工巷道集中渗漏段的识别，通过对集中渗漏段进行注浆封堵等措施，有效控制主洞室的渗水量，减小地下洞库在施工及运营期的风险，解决了施工巷道集中渗漏段难以准确识别的问题，提高了地下水封洞库施工及运营期的安全性，采用施工巷道充水后分段检测每一段渗漏情况的方法，不仅能检测到施工巷道渗漏的区段，同时还节省工程费用，目前还没有应用施工巷道充水识别渗漏的先例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法在具体应用计算时的流程图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，如图1所示，该地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法包括以下步骤：
S1、根据库址区的地质参数，进行抽水试验和/或注水试验，确定库址区的岩体平均渗透系数。进一步地，在步骤S1中，岩体平均渗透系数是根据现场抽水和/或注水试验结果，通过渗透系数计算公式求取渗透系数，并进行算术平均。进一步地，在步骤S1中，库址区的地质参数包括岩体岩性及主洞室、施工巷道和水幕结构的围岩性质。需要说明的是，地质参数通过搜集整理库址区的工程地质和水文地质资料，例如岩体的物理力学参数、节理裂隙力学参数和流体力学参数等。平均渗透系数的获取可采用降水头注水试验，注水试验按《水利水电工程注水试验规程》(SL345-2007)进行。
S2、施工巷道封塞施工完成后，统计主洞室的初始渗水量。进一步地，在步骤S2中，在统计主洞室的初始渗水量之前，拆除临时管道和电缆线路，完成施工巷道内底板及边墙的清洗，完成主洞室内液位测量仪表的校准。
S3、根据主洞室内预设气相压力值，计算目标蓄水高程，并向施工巷道内蓄水至目标蓄水高程。进一步地，目标蓄水高程取值为预设气相压力值对应水头值的2.5倍，目标蓄水高程为施工巷道充水后的水位标高与主洞室顶板标高的差值。可选地，在步骤S3中，预设气相压力值为0.2MPa，目标蓄水高程为20m。采用施工巷道充水后分段检测每一段渗漏情况的方法，不仅能检测到施工巷道渗漏的区段，同时还节省工程费用，目前还没有应用施工巷道充水识别渗漏的先例。
S4、施工巷道的水位自然下降，根据水位降落时间设置观察段，并记录施工巷道中相应的水位降落高度，观察主洞室的实测渗水量变化。可选地，在步骤S4中，水位降落观察段依据现场水位降落情况，观察段设置为1天。
S5、根据库址区的地质参数和岩体平均渗透系数，建立三维数值模型，并根据初始渗水量进行校核。进一步地，在步骤S5中，三维数值模型为等效均匀介质模型。
S6、根据施工巷道的水位变化情况，改变施工巷道的边界条件，计算施工巷道在注水回落过程中主洞室的模拟渗水量。进一步地，在步骤S6中，施工巷道的边界条件根据施工巷道中的水位标高设置为水头边界。
S7、根据主洞室的实测渗水量和模拟渗水量，判定施工巷道的渗漏情况，建立施工巷道的集中渗漏段判别标准，进行渗漏段分级。进一步地，在步骤S7中，根据模拟渗水量减去实测渗水量，然后除以模拟渗水量计算得到判定值R，施工巷道渗漏的判定标准为：R>0，无集中渗漏段；-1％<R<0，Ⅰ级渗漏段；-2％<R<-1％，Ⅱ级渗漏段；-3％<R<-2％，Ⅲ级渗漏段。根据该判别标准对库址区施工巷道不同标高的渗漏情况进行分级，针对不同区段采取相应的注浆封堵等措施，有效控制主洞室的渗水量，减小地下洞库在施工及运营期的风险，解决了施工巷道集中渗漏段难以准确识别的问题，提高了地下水封洞库施工及运营期的安全性。
为便于理解，本实施例结合具体应用计算过程进行进一步的说明，如图2所示，该地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法包括四部分：地质勘查资料的收集、监测数据的统计与整理、数值模型的建立与校核以及施工巷道集中渗漏段的识别。
地质勘查资料的收集包括地下洞库位置工程及水文地质资料，现场钻孔注水试验获取平均渗透系数。监测数据的统计与整理包括主洞室内液位测量仪表校核，统计主洞室初始渗水量，施工巷道充水完成后，水位自然降落，统计施工巷道水位降落过程中主洞室渗水量。数值模型的建立与校核包括建立地下水封洞库的三维数值模型，根据渗水量监测数据，校核地质模型，模拟施工巷道水位降落过程，得出相应的主洞室渗水量。施工巷道集中渗漏段的识别包括相邻两天主洞室渗水量监测值的变化量，相邻两天主洞室渗水量模拟值的变化量，建立集中渗漏段判别标准，施工巷道渗漏段分级。具体实施步骤如下：
(1)收集整理库址区工程地质和水文地质资料，主要包括岩体的物理力学参数、节理裂隙力学参数和流体力学参数等；
(2)进行注水试验，确定库址区岩体的平均渗透系数；
(3)施工巷道封塞施工完成后，拆除临时管道和电缆线路，完成施工巷道内底板及边墙的清洗，完成主洞室内液位测量仪表的校准，统计主洞室初始渗水量；
(4)根据主洞室内设计运营气相压力(0.2MPa)计算得到所需蓄水高程为20m，从外部向施工巷道内蓄水至所需蓄水高程；
(5)施工巷道水位自然下降，根据水位降落时间设置观察段，记录施工巷道中相应的水位降落高度，同时观察主洞室渗水量变化；
(6)根据库址区地质资料和试验确定的岩体平均渗透系数建立三维数值模型，根据初始渗水量校核数值模型。
(7)根据施工巷道水位变化情况，改变施工巷道边界条件(施工巷道设置为对应的水头边界)，模拟计算施工巷道注水回落过程中主洞室的渗水量。
(8)得到主洞室渗水量监测数据及数值模拟结果，对比实测值与模拟值的大小，即渗水量差值，得到渗水量差值与模拟值的比值。
(9)施工巷道渗漏的判定依据为：主洞室渗水量差值(模拟值－实测值)与数值模拟结果的比值R。判定标准为：R>0，无集中渗漏段；-1％<R<0，Ⅰ级渗漏段；-2％<R<-1％，Ⅱ级渗漏段；-3％<R<-2％，Ⅲ级渗漏段。
(10)根据该判别标准对库址区施工巷道不同标高的渗漏情况进行分级，针对不同区段采取相应的注浆封堵等措施。
本实施例提供的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，根据主洞室的实测渗水量和模拟渗水量判定施工巷道的渗漏情况，建立施工巷道的集中渗漏段判别标准，进行渗漏段分级，实现对施工巷道集中渗漏段的识别，通过对集中渗漏段进行注浆封堵等措施，有效控制主洞室的渗水量，减小地下洞库在施工及运营期的风险，解决了施工巷道集中渗漏段难以准确识别的问题，提高了地下水封洞库施工及运营期的安全性，采用施工巷道充水后分段检测每一段渗漏情况的方法，不仅能检测到施工巷道渗漏的区段，同时还节省工程费用，目前还没有应用施工巷道充水识别渗漏的先例。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，包括：
S1、根据库址区的地质参数，进行抽水试验和/或注水试验，确定所述库址区的岩体平均渗透系数；
S2、施工巷道封塞施工完成后，统计主洞室的初始渗水量；
S3、根据所述主洞室内预设气相压力值，计算目标蓄水高程，并向所述施工巷道内蓄水至目标蓄水高程；
S4、所述施工巷道的水位自然下降，根据水位降落时间设置观察段，并记录所述施工巷道中相应的水位降落高度，观察所述主洞室的实测渗水量变化；
S5、根据所述库址区的地质参数和所述岩体平均渗透系数，建立三维数值模型，并根据所述初始渗水量进行校核；
S6、根据所述施工巷道的水位变化情况，改变所述施工巷道的边界条件，计算所述施工巷道在注水回落过程中所述主洞室的模拟渗水量；
S7、根据所述主洞室的所述实测渗水量和所述模拟渗水量，判定所述施工巷道的渗漏情况，建立所述施工巷道的集中渗漏段判别标准，进行渗漏段分级。
2.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S7中，根据所述模拟渗水量减去所述实测渗水量，然后除以所述模拟渗水量计算得到判定值R，所述施工巷道渗漏的判定标准为：
R>0，无集中渗漏段；
-1％<R<0，Ⅰ级渗漏段；
-2％<R<-1％，Ⅱ级渗漏段；
-3％<R<-2％，Ⅲ级渗漏段。
3.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S1中，所述库址区的地质参数包括岩体岩性及主洞室、施工巷道和水幕结构的围岩性质。
4.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S3中，所述目标蓄水高程为所述预设气相压力值对应水头值的2.5倍，所述目标蓄水高程为施工巷道充水后的水位标高与主洞室顶板标高的差值。
5.根据权利要求4所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，所述预设气相压力值为0.2MPa，所述目标蓄水高程为20m。
6.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S4中，所述观察段设置为1天。
7.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S5中，所述三维数值模型为等效均匀介质模型。
8.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S6中，所述施工巷道的边界条件根据所述施工巷道中的水位标高设置为水头边界。
9.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S1中，所述岩体平均渗透系数是根据现场抽水和/或注水试验结果，通过渗透系数计算公式求取渗透系数，并进行算术平均。
10.根据权利要求1所述的地下水封洞库施工巷道集中渗漏段识别方法，其特征在于，在步骤S2中，在统计所述主洞室的初始渗水量之前，拆除临时管道和电缆线路，完成所述施工巷道内底板及边墙的清洗，完成所述主洞室内液位测量仪表的校准。
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