CN111502677A - 一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法，包括：进行地面踏勘，形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案；开展地表区域物探，进行工程地质分区，生成测区工程地质分区图，圈定物探异常带；对地下工程浅埋段实施常规垂直钻探，进行原位测试，并取芯留样进行试验，分析判断浅埋段工程地质情况；对地下工程开挖支护进行预设计；进行地下工程浅埋段开挖，开挖前进行洞内超前物探；进行长距离水平钻孔，开展原位压水试验并取芯留样进行试验，分析地下工程开挖前方情况；与超前物探地质资料进行比对，动态调整支护设计参数。本发明对地下工程的地质情况进行精准勘察，适用于不同地层岩性的地下洞室，施工效率高。

Description

一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法

技术领域

本发明涉及隧道和地下工程勘察设计与施工技术领域，尤其涉及一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法。

背景技术

近些年来，随着我国经济发展发展的需要，大规模的铁路、公路、市政隧道、地下管廊、水利水电隧洞、地下储库等地下工程大量出现，其地质条件极为复杂，不良工程地质问题的不确定性对工程建设有着极大的制约。现有的地勘方法以常规地表钻探为主，这种勘察方法对浅埋段较为有效，但对于深埋段落而言，则明显费时费力，劳动强度大，且钻孔往往在数百米范围内仅布置1孔，其勘察成果多为“一孔之见”，精确度难以保证。地下工程及长隧洞工程区通常是高山峡谷地区，交通不便，实施钻探困难，超深钻孔花费巨大，而且需要勘察的时间也很长，这就决定了钻孔间距设置较大。如西康铁路秦岭隧道钻孔深度210～603m，钻孔间距约2km；北天山某水工隧洞工程钻孔最大深度886m，平均钻孔间距3～5km。在很多深埋地下工程和隧道工程中，限于经费和设备能力，不少钻孔深度都没有达到洞身位置。这样，常规勘察方法投入和大量经费，但得出的勘察资料还是不能满足隧道工程建设的需要，给施工过程中带来很大的地质风险。

因此，对于地下工程的地勘工作，需要根据其埋深有针对性的布置勘察方法，从而使勘察效率增高、省时省力且有着较高精准度。本发明将传统地勘过程中单纯的垂直钻探方式转变为深浅组合的垂直加水平钻探，不仅能够更加准确的探明地下工程开挖范围内的地质情况，相较而言，其探测的时间、劳动强度也大大减少，投资成本大大节省。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法，能够对地下工程的地质情况进行精准勘察，适用于不同地层岩性的深埋洞室，具有施工耗时短、劳动强度低、工作效率高、勘察准确性高等优点。

为实现上述目的，本发明的一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法的具体技术方案为：

一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法，包括以下步骤：

步骤一，进行地面踏勘，形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案；

步骤二，开展地表区域物探，进行工程地质分区，生成测区工程地质分区图，圈定物探异常带；

步骤三，对地下工程浅埋段实施常规垂直钻探，进行原位测试，并取芯留样进行室内土工试验，分析判断浅埋段工程地质情况；

步骤四，对地下工程开挖支护进行预设计；

步骤五，进行地下工程浅埋段开挖，开挖前进行洞内超前物探；

步骤六，对地下工程深埋段进行沿隧道轴线走行的分段长距离水平钻孔，开展原位压水试验，并取芯留样进行室内土工试验，分析地下工程开挖前方情况；

步骤七，综合探测成果，与超前物探地质资料进行比对，及时动态调整支护设计参数，以保证洞室开挖安全。

本发明的一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法的优点在于：

1)通过采用“区域物探+浅埋段垂直钻探+深埋段水平钻探+超前物探”的组合手段，对地下工程的地质情况进行精准勘察，适用于不同地层岩性的地下洞室，与传统单一的地表超深钻探相比，具有施工耗时短、劳动强度低、工作效率高、勘察准确性高等优点，尤其在硬质岩地区有着较高的适宜性；

2)解决了现有地下工程在地质勘察技术上的不足，查明地下工程浅埋段及深埋段地层地质情况，为设计施工提供依据，减小施工阶段地质风险，提供了一种地下工程深浅组合地质勘察布置结构和方法，对地下工程进行勘察，查明地下工程穿越地层地质资料，减小施工风险；

3)本发明采用深浅组合及垂直-水平组合的钻探方式替代传统的垂直钻孔，沿地下工程轴向更能探明其地质情况，避免了传统钻探法的一孔之见，能够更精确的探明地质情况，减少施工过程中的地质风险；

4)本发明采用物探和钻探、前期和施工过程中的综合地质勘察布置方式，可以相互对照和比对，大大提高了地质勘察精度，可以对不良地质地段提前采取加固支护方案，避免了盲目施工。

5)工作条件明显改善，减少了野外工作的工作量，大大降低勘察成本，节省投资。

6)实施简单，对施工影响小，不占用施工成本，可与施工同步进行，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的勘察纵向布置的结构示意图。

图2为本发明的深埋段水平钻探布置的示意图。

图3为本发明的钻探角度的纵向示意图。

图4为本发明的综合勘察的实施流程示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法做进一步详细的描述。

如图1至图4所示，其示为本发明的一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法，适用于地下工程的勘察设计施工，尤其适用于山岭地下工程地质勘察施工，在地下工程勘察设计过程时，采用深浅组合的方式查明地质情况和不良地质体的方法。

进一步，本发明的地下工程深浅组合地质勘察布置方法包括区域物探、浅埋段垂直钻探、深埋段水平钻探和超前物探的综合布置方法，区域物探和浅埋段钻探布置在地表，在地下工程施工之前进行；深埋段长距离水平钻探布置于深埋段洞内开挖面，水平向地下工程内部钻进延伸，在地下工程施工之前进行；所述超前物探在地下工程开挖阶段进行，并与水平钻探相互对比验证。

具体来说，包括以下步骤：

步骤一，获取地质、构造、地震及遥感资料，进行地面踏勘，形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案。

步骤二，开展地表区域物探，进行工程地质分区；生成测区工程地质分区图，圈定物探异常带。

具体来说，区域物探主要是指利用大地电磁法、弹性波、直流电法等方法，根据探测结果结合地质背景对测区进行工程地质分区，确定各分区的工程地质概况及地质复杂程度，并圈定物探异常区等。

步骤三，在地下工程浅埋段采用地表垂直钻探，并进行相应的原位测试，取芯留样进行室内试验获取物理力学参数，并绘制钻孔柱状图及浅埋段地质纵剖面图等，分析浅埋段工程、水文地质情况。

具体来说，浅埋段垂直钻探针对浅埋地质情况复杂，地质灾害频发的特点，在地表进行垂直钻探，钻探深度及钻探难度较小，准确性较高。

步骤四，根据地质资料对地下工程开挖支护进行预设计。

步骤五，进行地下工程开挖，开挖前同时进行洞内超前物探，有针对性的施做超前地质预报，形成地下工程前方25～120m范围内的综合超前地质预测预报报告。

具体来说，超前物探主要针对地表物探圈定的探测异常区，在地下工程已开挖区运用地震波法(TSP、TST、TGP等)、瞬变电磁法、雷达法(表面GRP、孔内)等不同探测手段组合，对洞内进行超前地质预报。

步骤六，在地下工程深埋处采用多功能水平钻机在地下工程开挖面进行长距离水平钻孔，开展原位压水试验，并取芯留样进行室内土工试验，绘制数字化钻孔柱状图、综合地质剖面图以及获取岩土体参数等，分析地下工程开挖前方200m或更长地质情况。

具体来说，深埋段长距离水平钻探，针对深埋段常规垂直钻探难度大、耗时长、精确度低的缺点，在深埋段开挖面上布置长距离超前水平钻探，探明深埋段地下工程地质情况。钻孔布置在洞室开挖轮廓之内，沿洞室纵向准确查明地层岩性、地质构造、地下水、物理力学参数等信息，并与超前物探地质资料就行比对，及时动态调整支护设计参数。

并且，深埋段长距离水平钻探一般布置3个钻孔，所有钻孔均要求取芯、留样；为加大探测范围，可将钻探角度调整为3～5°。

此外，水平钻孔在直线段采用传统钢索式钻探和岩芯取样，同时配备导向式偏心钻实现曲线定向钻探。

步骤七，综合以上各步探测成果，与超前物探地质资料进行比对，及时动态调整支护设计参数，以保证洞室开挖安全。

具体来说，利用各项探测成果，综合分析，形成地下工程三维地质模型，指导设计、施工，并对运营期维修保养工作提供基础资料。

综上所述，在发明的勘察过程中应注意各种方法和各个阶段的资料相互验证，以保证能够指导现场施工。

本发明的一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法，通过采用“区域物探+浅埋段垂直钻探+深埋段水平钻探+超前物探”的组合手段，对地下工程的地质情况进行精准勘察，适用于不同地层岩性的地下洞室，与传统单一的地表超深钻探相比，具有针对性强、施工耗时短、劳动强度低、工作效率高、勘察准确性高等优点；解决了现有地下工程在地质勘察技术上的不足，有针对性的查明地下工程浅埋段和深埋段地层地质情况，为设计施工提供依据，减小施工阶段地质风险，提供了一种地下工程深浅组合地质勘察布置结构和方法，对地下工程进行勘察，查明其穿越地层地质资料，减小施工风险；本发明采用深浅组合及垂直-水平组合的钻探方式替代传统的垂直钻孔，沿地下工程轴向更能探明地下工程的地质情况，避免了传统钻探法的一孔之见，能够更精确的探明地下工程地质情况，减少施工过程中的地质风险；本发明采用物探和钻探、前期和施工过程中的综合地质勘察布置方式，可以相互对照和比对，大大提高了地质勘察精度，可以对不良地质地段提前采取加固支护方案，避免了盲目施工；工作条件明显改善，减少了野外工作的工作量，大大降低勘察成本，节省投资。实施简单，对施工影响小，不占用施工成本，可与施工同步进行，提高了工作效率。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种地下工程深浅组合地质勘察布置方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，进行地面踏勘，形成测区地质背景报告以及地质勘察实施方案；

步骤二，开展地表区域物探，进行工程地质分区，生成测区工程地质分区图，圈定物探异常带；

步骤三，对地下工程浅埋段实施常规垂直钻探，进行原位测试，并取芯留样进行室内土工试验，分析判断浅埋段工程地质情况；

步骤四，对地下工程开挖支护进行预设计；

步骤五，进行地下工程浅埋段开挖，开挖前进行洞内超前物探；

步骤六，对地下工程深埋段进行沿隧道轴线走行的分段长距离水平钻孔，开展原位压水试验，并取芯留样进行室内土工试验，分析地下工程开挖前方情况；

步骤七，综合探测成果，与超前物探地质资料进行比对，及时动态调整支护设计参数，以保证洞室开挖安全。

2.根据权利要求1所述的地下工程深浅组合地质勘察布置方法，其特征在于，在步骤三中，在地下工程浅埋段落采用常规钻机进行垂直钻探，并绘制钻孔柱状图及浅埋段地质纵剖面图。

3.根据权利要求1所述的地下工程深浅组合地质勘察布置方法，其特征在于，在步骤五中，通过施做超前地质预报，形成工程前方25～120m范围内的综合超前地质预测预报报告。

4.根据权利要求1所述的地下工程深浅组合地质勘察布置方法，其特征在于，在步骤六中，对地下工程深埋段采用多功能水平钻机在地下工程开挖面进行小口径长距离水平钻孔，一次钻进距离200～1000m，取芯留样，绘制数字化钻孔柱状图、综合地质剖面图以及获取岩土体参数。

5.根据权利要求1所述的地下工程深浅组合地质勘察布置方法，其特征在于，在步骤六中，水平钻孔的同时开展分段压水试验，找出涌水部位，检测孔内涌水量和涌水压力，查明地下水情况。

6.根据权利要求1或5所述的地下工程深浅组合地质勘察布置方法，其特征在于，在步骤六中，深埋段长距离水平钻探布置3个钻孔，所有的钻孔均要求取芯、留样，并调整3～5°的钻探角度。

7.根据权利要求1所述的地下工程深浅组合地质勘察布置方法，其特征在于，在步骤六中，水平钻孔在直线段采用传统钢索式钻探和岩芯取样，同时配备导向式偏心钻实现曲线定向钻探。

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