CN111596377A - 一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法，包括：选定拟测试区域，通过地质雷达探测仪往复测试围岩松动圈范围，记录作为第一测试结果S₁；依据所述第一测试结果S₁，对已进行地质雷达测试的区域进行钻孔，钻孔深度满足S₁+2米；采用一发双收声波测井仪对钻孔进行松动圈测试，记录第二测试结果S₂；对比判断所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S₂是否相近；若相近，则确定本区域松动圈测试完成；若不相近，则延伸钻孔深度至S₁+4米，并在钻孔安装多点位移计，记录第三测试结果S₃；判断所述第一测试结果S₁与所述第三测试结果S₃是否相近，或者所述第二测试结果S₂和所述第三测试结果S₃是否相近。

Description

一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法。

背景技术

我国西南部艰险山区数条断层破碎带交织纵横，构造运动十分强烈，强地震频发，区内岩体节理裂隙极其发育，修建深埋铁路隧道易因高地应力挤压作用软弱破碎岩体造成持续大变形现象，高地应力软岩隧道开挖过程受地层扰动影响，区域软弱破碎围岩形成局部应力释放并形成松动圈。

通过施工经验或多重假设下的理论推导得出的围岩松动圈范围适用性不高，因此松动圈现场测试技术成为有效探究软岩大变形隧道松动范围的重要方法。

确定隧道开挖后松动圈范围是合理设计隧道支护结构和评价围岩稳定性的重要依据，铁路隧道不同小型煤矿巷道，施工断面和跨度更大，构成岩体松动范围更广，现有松动圈测试方法均为单一测试手段，测得实际松动圈范围可靠性低，影响支护结构设计。

近些年松动圈现场测试技术手段不断革新，现有测试手段以测试原理不同，主要分为物理探测法和直接观察法，然而测试仍存在弊端，例如物理探测受隧道测试环境影响严重，直接观察法受测孔或岩样取芯的完整性影响显著，此外目前测试方法均采用单一测试技术，测试结果缺乏多种测试技术的相互验证，测试准确性仍有待商榷。

发明内容

本发明的实施例提供了一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法，能够提高测试准确性。

一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法，包括如下步骤：

步骤1，在待测隧道1中，选定拟测试区域，通过地质雷达探测仪往复测试围岩松动圈范围，记录测试结果，作为地质雷达测试松动圈的第一测试结果S₁；

步骤2，依据所述第一测试结果S₁，对已进行地质雷达测试的区域进行钻孔，钻孔深度满足S₁+2米；

步骤3，采用一发双收声波测井仪对钻孔进行松动圈测试，记录声波测井仪松动圈范围的第二测试结果S₂；

步骤4，对比判断所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S₂是否相近；若相近，则确定本区域松动圈测试完成；若不相近，则执行步骤5；

步骤5，延伸钻孔深度至S₁+4米，并在钻孔安装多点位移计，测试围岩深层位移，根据不同深度位移量判断松动圈范围，记录第三测试结果S₃；

步骤6，对比判断所述第一测试结果S₁与所述第三测试结果S₃是否相近，或者所述第二测试结果S₂和所述第三测试结果S₃是否相近；若以上任意一种对比结果为相近，则转到步骤7；否则，跳到所述步骤1，直至确定待测区域松动圈测试完成；

步骤7，确定本区域松动圈测试完成

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中，基于地质雷达测试、声波测试、多点位移计测试相结合的高地应力软岩隧道松动圈联合测试，该方法测试流程清晰、有效提高了地应力软岩隧道松动圈测试准确性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法示意图；

图2为本发明应用场景的测试方法的流程图；

图3为本发明应用场景的测试方法的布置示意图；

图中1为待测隧道，2为地质雷达探测仪测试区域，3为测试钻孔，4为地质雷达探测仪，5为一发双收声波测井仪，6为多点位移计。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示，为本发明所述的一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法，包括如下步骤：

步骤1，在待测隧道1中，选定拟测试区域，通过地质雷达探测仪往复测试围岩松动圈范围，记录测试结果，作为地质雷达测试松动圈的第一测试结果S₁；

步骤2，依据所述第一测试结果S₁，对已进行地质雷达测试的区域进行钻孔，钻孔深度满足S₁+2米；

步骤3，采用一发双收声波测井仪对钻孔进行松动圈测试，记录声波测井仪松动圈范围的第二测试结果S₂；

步骤4，对比判断所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S₂是否相近；若相近，则确定本区域松动圈测试完成；若不相近，则执行步骤5；

步骤5，延伸钻孔深度至S₁+4米，并在钻孔安装多点位移计，测试围岩深层位移，根据不同深度位移量判断松动圈范围，记录第三测试结果S₃；

步骤6，对比判断所述第一测试结果S₁与所述第三测试结果S₃是否相近，或者所述第二测试结果S₂和所述第三测试结果S₃是否相近；若以上任意一种对比结果为相近，则转到步骤7；否则，跳到所述步骤1，直至确定待测区域松动圈测试完成；

步骤7，确定本区域松动圈测试完成

可选的，所述步骤1具体为：

选定拟测定区域符合高地应力特征，岩石满足软岩范畴；

采用地质雷达探测仪测试松动圈过程中，排除隧道支护结构和空气因素产生的干扰，测试反复多次测后，取平均值作为第一测试结果S₁。

所述步骤2具体为：

所述钻孔采用风压冲击成孔，成孔完成后对测孔内部进行清渣处理，采用钻孔窥探设备对钻孔孔壁节理裂隙发育程度进行探测。

所述步骤3具体为：

采用一发双收声波测井仪测试松动圈的过程中，每间隔0.5m进行一次声波测试记录；当采集数据显示声波波显增大并保持小幅度波动不变的深度起点为松动圈范围，作为所述第二测试结果S₂，整个测试过程重复2至3次。

所述步骤4具体为：

当所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S2的计算差值的绝对值不超过1m时，则判定两种测试结果为相近；

当所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S2的计算差值的绝对值超过1m，则判定两种测试结果为不相近。

所述步骤5具体为：

多点位移计布设前对测孔内部进行处理，确保测孔内部清洁干燥；

所述多点位移计布置测孔与声波测井仪采用同一测孔，所述多点位移计应每间隔0.5m布置一个测点，测量过程根据测试不同深度位移量进行松动圈判定，记录最终位移量增速相较前段明显缓慢点为松动圈范围，作为第三测试结果S3；

所述多点位移计采集数据不少于7天。

所述多点位移计安装后，采用M20水泥砂浆封堵，使得浆液将多点为依据与围岩粘结成整体。

所述步骤6具体为：

当所述第一测试结果S₁与所述第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值或者所述第二测试结果S₂与所述第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值不超过时1m，则判定两种测试结果为相近；相反，若所述第一测试结果S₁和第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值及第二测试结果S₂和第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值均超过1m时，则判定第一测试结果S₁和第二测试结果S₂的测试结果不相近。

本发明是属于高地应力软岩隧道施工过程围岩松动圈测试方法，提出一种高地应力软岩大变形隧道松动圈联合测试方法，通过多种参数相互验证分析，准确测试高地应力软岩隧道松动圈范围，能够有效指导支护锚杆设计和围岩注浆加固范围确定。基于地质雷达测试、声波测试、多点位移计测试相结合的高地应力软岩隧道松动圈联合测试，该方法测试流程清晰、操作便捷，有效提高了高地应力软岩隧道松动圈测试准确性。

以下描述本发明的应用场景。图2为本发明应用场景的测试方法的流程图；图3为本发明应用场景的测试方法的布置示意图。一种高地应力软岩隧道松动圈联合测试方法，包括如下步骤：

步骤1：在待测隧道1中，选定拟测试区域(即地质雷达探测仪测试区域2)，通过地质雷达探测仪往复测试围岩松动圈范围，依据测试结果记录松动圈范围S₁；步骤1中选定拟测定区域应符合高地应力特征，岩石应满足软岩范畴。采用地质雷达探测仪4测试松动圈过程中，应排除隧道支护结构和空气等因素产生的干扰，测试应反复多次测后取平均值极为S₁。

步骤2：依据地质雷达测试松动圈范围S₁，对已进行地质雷达测试的区域进行钻孔，生成测试钻孔3，钻孔深度应满足(S₁+2)米；步骤2中钻孔宜采用风压冲击成孔，成孔完成后应对测孔内部进行清渣处理，条件允许时可采用钻孔窥探设备对钻孔孔壁节理裂隙发育程度进行探测。步骤3中采用一发双收声波测井仪测试松动圈的过程中，应每间隔0.5m进行一次声波测试记录，当采集数据显示声波波速明显增大并保持小幅度波动不变的深度起点为松动圈范围S₂，整个测试过程应重复2至3次。

步骤3：采用一发双收声波测井仪5对钻孔进行松动圈测试，记录声波测井仪松动圈测试结果S₂；

步骤4：对比判断两种测试技术测试结果S₁和S₂是否相近，若结果相近则本区域松动圈测试完成，若S₁和S₂测试结果不相近，则执行步骤5；步骤4中判定两种测试结果为相近时，S₁和S₂的计算差值不应超过1m。当S₁和S₂的计算差值超过1m，则判定S₁和S₂测试结果不相近。

步骤5；延伸钻孔深度至(S₁+4)米，并在钻孔安装多点位移计6，测试围岩深层位移，根据不同深度位移量判断松动圈范围，记录测试结果S₃；步骤5中多点位移计布置测孔与声波测井仪采用同一测孔，多点位移计6布设前应对测孔内部进行处理，确保测孔内部清洁干燥。多点位移计应每间隔0.5m布置一个测点，测量过程根据测试不同深度位移量进行松动圈判定，记录最终位移量增速相较前段明显缓慢点为松动圈范围S₃，多点位移计采集数据不应少于7天。多点位移计安装后应采用M20水泥砂浆封堵，保证浆液将多点为依据与围岩粘结成整体。

步骤6：对比判断两种测试方法测试结果S₁和S₃或S₂和S₃是否相近，若结果相近，则本区域松动圈测试完成；若测试结果不相近，则重新执行步骤1；步骤6中计算差值时，S₁和S₃的计算差值或S₂和S₃的计算差值不超过1m，判定两种测试结果为相近，相反，若S₁和S₃的计算差值及S₂和S₃的计算差值均超过1m，则判定S₁和S₂测试结果不相近。

步骤7：反复步骤1至步骤6直至待测区域松动圈测试完成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高地应力软岩隧道松动圈的联合测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在待测隧道中，选定拟测试区域，通过地质雷达探测仪往复测试围岩松动圈范围，记录测试结果，作为地质雷达测试松动圈的第一测试结果S₁；

步骤2，依据所述第一测试结果S₁，对已进行地质雷达测试的区域进行钻孔，钻孔深度满足S₁+2米；

步骤3，采用一发双收声波测井仪对钻孔进行松动圈测试，记录声波测井仪松动圈范围的第二测试结果S₂；

步骤4，对比判断所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S₂是否相近；若相近，则确定本区域松动圈测试完成；若不相近，则执行步骤5；

步骤5，延伸钻孔深度至S₁+4米，并在钻孔安装多点位移计，测试围岩深层位移，根据不同深度位移量判断松动圈范围，记录第三测试结果S₃；

步骤6，对比判断所述第一测试结果S₁与所述第三测试结果S₃是否相近，或者所述第二测试结果S₂和所述第三测试结果S₃是否相近；若以上任意一种对比结果为相近，则转到步骤7；否则，跳到所述步骤1，直至确定待测区域松动圈测试完成；

步骤7，确定本区域松动圈测试完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

选定拟测定区域符合高地应力特征，岩石满足软岩范畴；

采用地质雷达探测仪测试松动圈过程中，排除隧道支护结构和空气因素产生的干扰，测试反复多次测后，取平均值作为第一测试结果S₁。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

所述钻孔采用风压冲击成孔，成孔完成后对测孔内部进行清渣处理，采用钻孔窥探设备对钻孔孔壁节理裂隙发育程度进行探测。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

采用一发双收声波测井仪测试松动圈的过程中，每间隔0.5m进行一次声波测试记录；当采集数据显示声波增大并保持小幅度波动不变的深度起点为松动圈范围，作为所述第二测试结果S₂，整个测试过程重复2至3次。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

当所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S2的计算差值的绝对值不超过1m时，则判定两种测试结果为相近；

当所述第一测试结果S₁和所述第二测试结果S2的计算差值的绝对值超过1m，则判定两种测试结果为不相近。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5具体为：

多点位移计布设前对测孔内部进行处理，确保测孔内部清洁干燥；

所述多点位移计布置测孔与声波测井仪采用同一测孔，所述多点位移计应每间隔0.5m布置一个测点，测量过程根据测试不同深度位移量进行松动圈判定，记录最终位移量增速相较前段明显缓慢点为松动圈范围，作为第三测试结果S3；

所述多点位移计采集数据不少于7天。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述多点位移计安装后，采用M20水泥砂浆封堵，使得浆液将多点为依据与围岩粘结成整体。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6具体为：

当所述第一测试结果S₁与所述第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值或者所述第二测试结果S₂与所述第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值不超过时1m，则判定两种测试结果为相近；相反，若所述第一测试结果S₁和第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值及第二测试结果S₂和第三测试结果S₃之间的计算差值的绝对值均超过1m时，则判定第一测试结果S₁和第二测试结果S₂的测试结果不相近。

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