DE19532605A1

DE19532605A1 - Procedure for exploring planned tunnel routes

Info

Publication number: DE19532605A1
Application number: DE19532605A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr Bayer
Original assignee: FLOWTEX TECHNOLOGIE IMPORT VON
Current assignee: FLOWTEX TECHNOLOGIE GMBH & CO. KG, 76275 ETTLINGEN
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1997-03-06
Also published as: EP0760419A2; DE59606745D1; EP0760419A3; EP0760419B1; ATE200557T1; ES2157377T3

Abstract

A through pilot bore is produced with a bore head guided in the bore path along the planned tunnel course. Samples are removed from the pilot bore for geo-physical examination. The pilot bore is produced along the centre line of the planned tunnel course. In the production of the pilot bore, bore advance parameters are highlighted, which can then be related to the bore hole investigation. One or more of the following bore advance parameters are established: bore pressure, advance speed, abrasion of the bore head. Samples are taken from the flushing back flow of the pilot boring. Pre-investigation is enacted by geo-physical depth probing of the surface.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkunden von geplanten Tunnelstrecken.The present invention relates to a method of exploration of planned tunnel routes.

Bei Tunnelbauvorhaben muß normalerweise vor Auffahren der Tunnelstrecke ein ingenieurgeologisches Gutachten erstellt werden, das genaue Informationen über die geologische Beschaffenheit der zu durchbohrenden Formation enthält. Ein derartiges Tunnelgutachten sollte Informationen über die Lithologie, Tektonik sowie über die vorherrschenden Grundwasserverhältnisse aufweisen, damit bei Auffahren der Tunnelstrecke keine unvorhergesehenen Komplikationen auftreten. Solche Komplikationen haben in der Vergangenheit Tunnelbauvorhaben um bis zu 50% verteuert.In tunnel construction projects, the An engineering-geological report was prepared for the tunnel route be the exact information on the geological Contains the nature of the formation to be drilled. On Such a tunnel report should provide information about the Lithology, tectonics and the prevailing Have groundwater conditions so that when the Tunnel route no unforeseen complications occur. Such complications have occurred in the past Tunnel construction projects up to 50% more expensive.

Bislang wurden zur Erkundung einer geplanten Tunnelstrecke von der Oberfläche der Formation aus geologische Tiefensondierungen durchgeführt, wobei eine Vielzahl von vertikalen Probebohrungen erforderlich sind, die teilweise auch eine beachtliche Tiefe aufweisen müssen. Hierdurch sind die bekannten Verfahren zum Erkunden einer geplanten Tunnelstrecke aufwendig und teuer, in ihrem Erfassungsgrad der eigentlichen Tunnelstrecke jedoch sehr unzureichend (max. 5-10% der künftigen Tunnelstrecke erfahren eine direkte Erfassung).So far, have been exploring a planned tunnel route geological from the surface of the formation Deep soundings are carried out, with a variety of vertical test holes are required, some of which must also have a considerable depth. This is the known methods of exploring a planned one Tunnel route complex and expensive, in its coverage the actual tunnel section, however, is very inadequate (max. 5-10% of the future tunnel route will experience a direct one Acquisition).

Es ist das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem, ein Verfahren zum Erkunden einer geplanten Tunnelstrecke zu schaffen, das eine Erkundung entlang der gesamten Tunnelstrecke erlaubt und gleichzeitig effizient ist.It is the basis of the present invention Problem, a method of exploring a planned To create a tunnel route which is an exploration along the Entire tunnel route allowed and at the same time efficient is.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei unter einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Tunnelstrecke jede Tunnelstrecke verstanden wird, die überwiegend unter einem Winkel von <45° zur Horizontalen verläuft.This problem is solved by a method according to Claim 1, wherein under a substantially horizontal running tunnel route understood every tunnel route which is predominantly at an angle of <45 ° to the Horizontal runs.

Erfindungsgemäß wird zunächst die Geologie entlang der geplanten Tunnelstrecke vorerkundet, um eine Pilotbohrung vorzubereiten. Nachdem durch diese Vorerkundung erste Informationen über die vorhandene Geologie erhalten sind, wird in einem zweiten Schritt mit einem im Bohrverlauf lenkbaren Bohrkopf entlang der geplanten Tunnelstrecke eine durchgehende Pilotbohrung erstellt. Schließlich werden aus der Pilotbohrung Proben entnommen, und es wird eine petrographische, tektonische und z. B. geophysikalische Bohrlocherkundung durchgeführt.According to the invention, the geology along the planned tunnel route to a pilot hole prepare. After going through this preliminary investigation first Information about the existing geology has been obtained, in a second step with one in the drilling process steerable drill head along the planned tunnel route through pilot bore. Finally be out Samples are taken from the pilot well and it becomes a petrographic, tectonic and e.g. B. geophysical Well exploration carried out.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich erhebliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen Erkundungsverfahren. Da erfindungsgemäß erstmals eine durchgehende, im wesentlichen horizontal verlaufende Pilotbohrung erstellt wird, kann mit Hilfe dieser Pilotbohrung die gesamte Tunnelstrecke auf ihrer ganzen Länge erkundet werden. Gleichzeitig ist eine gezielte und selektive Probennahme entlang der gesamten Tunnelstrecke möglich, wodurch auch schwierige Gebirgsbereiche erkannt werden können. Da keine langen Vertikalbohrungen erforderlich sind und da ein sehr schneller Bohrvortrieb ohne Umsetzen der Geräte möglich ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr schnell und kostengünstig und damit effizient. Schließlich können durch das erfindungsgemäße Verfahren die Erkundungsdaten genau an der Stelle gewonnen werden, an denen später der Tunnel gebohrt werden soll, d. h. es erfolgt eine 100%ige Erkundung der künftigen Tunnelstrecke. The method according to the invention results in considerable Advantages over conventional exploration methods. There according to the invention for the first time a continuous, essentially horizontal pilot hole can be created with With the help of this pilot hole, the entire tunnel section on their entire length can be explored. At the same time it is targeted and selective sampling along the entire tunnel route possible, which also recognizes difficult mountain areas can be. Because no long vertical holes are required and there is a very fast drilling without moving the Devices is possible, the inventive method is very fast and inexpensive and therefore efficient. Finally can by the inventive method Exploration data can be obtained exactly at the point where later the tunnel is to be drilled, d. H. there is a 100% exploration of the future tunnel route.

Ein im Bohrverlauf lenkbarer Bohrkopf zum Erstellen von durchgehenden, im wesentlichen horizontalen Bohrungen ist zwar bereits bekannt (vgl. DE 40 16 965 A1). Jedoch wurde bislang noch nicht vorgeschlagen, derartige Bohrköpfe zum Erkunden einer geplanten Tunnelstrecke heranzuziehen. Weiterhin war es bislang nicht möglich, gekrümmte Tunnelstrecken bohrtechnisch zu erschließen, was mit lenkbaren Bohrköpfen nun technisch möglich ist.A drill head that can be steered in the course of drilling to create through, essentially horizontal bores although already known (cf. DE 40 16 965 A1). However not yet proposed to drill heads of this type Explore a planned tunnel route. Furthermore, it was previously not possible to use curved ones Tunnels to drill what to do with steerable drill heads is now technically possible.

Für Tunnelvortriebe sind Verformungsmessungen des Gebirges im Vorfeld des eigentlichen Tunnelanbruchs sehr wesentlich. Üblicherweise geschieht dies bisher durch die Anlage von Erkundungsstollen, die sehr teuer sind, in die Spannungsmeßgeräte eingebaut werden. Erst nach einer Meß- und Beobachtungszeit wird ein Tunnelausbruch begonnen. Die Messung aus einem Pilotbohrloch spart hier beachtliche Kosten ein. Bei langen Tunnelauffahrungen sind nach der Tunnelherstellung noch Verformungsmessungen während des Betriebes in extra angelegten Seitenstollen erforderlich. Diese können künftig entfallen, da aus dem Pilotbohrloch auch seitliche, sackgassenförmige Abzweigungen zur Installation von Meßstollen möglich sind, so daß Verformungsmessungen hier auch vor, während und nach der Tunnelauffahrung möglich sind.For tunneling, deformation measurements of the rock are in the Ahead of the actual opening of the tunnel, very important. So far, this has usually been done by creating Exploratory tunnels, which are very expensive, in the Voltage measuring devices are installed. Only after a measurement and During the observation period, a tunnel eruption is started. The Measurement from a pilot borehole saves considerable costs here a. In the case of long tunnels, after the Tunneling still deformation measurements during the Operation in specially created side tunnels required. These can be omitted in the future, as from the pilot well lateral, alley-shaped branches for installation of measuring studs are possible, so that deformation measurements here also possible before, during and after tunneling.

Sollte die Pilotbohrung später nicht die Mittelachse des künftigen Tunnels darstellen, sondern z. B. eine seitliche Versorgungsstrecke oder eine mittig angeordnete Versorgungsstrecke bei Doppeltunneln, oder außerhalb des Profils der Sohlentwässerung oder Firstbelüftung dienen, so ist dies bohrtechnisch auch darstellbar. Auch für nachträgliche Versorgungsstrecken zu bestehenden oder erweiterungsbedürftigen Tunnelstrecken sind Pilotbohrungen durchführbar. Gleiches gilt für Fluchtweg- oder Bewetterungstunnel, die zusätzlich oder nachträglich installiert werden müssen. If the pilot bore does not later become the central axis of the represent future tunnels, but z. B. a side Supply line or a centrally arranged Supply route in double tunnels, or outside the Soil drainage profiles or ridge ventilation are used this can also be represented in terms of drilling technology. Also for subsequent supply routes to existing or Tunnel routes in need of expansion are pilot holes feasible. The same applies to escape routes or Ventilation tunnel that can be added or retrofitted must be installed.

Ebenso sind spannungsmeßtechnische und hydrogeologische Untersuchungen möglich, die für den Vortrieb und späteren Ausbau des Tunnels entscheidende Daten liefern. So kann der in der Pilotbohrung feststellbare Wasserandrang die Dimensionierung und die Einläufe des Tunnelentwässerungssystems definieren, während die spannungsmeßtechnischen Daten den Ausbruchsquerschnitt im Hinblick auf den verstellbaren festlegbaren Wandstärkenbedarf des Tunnels definieren. Auch während des Vortriebes sind Spannungsmessungen im jeweils verbleibenden Teil des Pilotbohrloches möglich. Dies kann in entscheidender Weise Informationen über aufgehende Entlastungsklüfte liefern, welche für spontane Einbruchsereignisse verantwortlich sind. Derartige Informationen aus dem Auffahrungsvorfeld waren bisher nicht erhältlich.There are also voltage measurement and hydrogeological ones Investigations possible for the tunneling and later Expansion of the tunnel provides crucial data. So he can water rush in the pilot hole Sizing and the enemas of the Define tunnel drainage system while the voltage measurement data the outbreak cross section in the With regard to the adjustable, definable wall thickness requirement of the tunnel. Even during the advance Voltage measurements in the remaining part of the Pilot drill hole possible. This can be crucial Provide information about rising relief gaps, which are responsible for spontaneous burglary events. Such information from the ramp area was not yet available.

Zur Vorerkundung der Geologie können beispielsweise Bohrlochkameras, Akustik-Sonden z. B. (Digital Acoustic Borehole Televiewer), Bohrloch-Radarantennen, Widerstandsmeßsonden (resistivity imaging tool, microresistivity), Gamma-Sonden, Ultrasonic-Sonden, Pulsed neutron-Sonden etc. verwendet werden. Eine weitere Methode ist beispielsweise die sogenannte Widerstands-Tiefensondierung, die zur Bestimmung vertikaler Schichtenfolgen insbesondere bei horizontaler Lagerung von Schichten unterschiedlicher Mächtigkeiten und spezifischer Widerstände dient.For example, to explore geology Borehole cameras, acoustic probes e.g. B. (Digital Acoustic Borehole Televiewer), borehole radar antennas, Resistivity imaging tool, microresistivity), gamma probes, ultrasonic probes, pulsed neutron probes etc. can be used. Another method is, for example, the so-called depth probing, those used to determine vertical Layer sequences, especially with horizontal storage of Layers of different thicknesses and more specific Resistors serves.

Bei der Widerstands-Tiefensondierung werden zwei Stromelektroden in die Erdoberfläche eingesetzt, durch die ein Gleichstrom einer Stromquelle fließt. Zwei weitere Potentialelektroden, die ebenfalls in die Erdoberfläche eingesetzt werden, sind mit einem Spannungsmeßgerät verbunden. Durch Messung der Spannung an verschiedenen Stellen der Erdoberfläche läßt sich der spezifische elektrische Widerstand der geologischen Formation ermitteln, und hierdurch lassen sich Rückschlüsse auf den geologischen Aufbau der Formation erzielen. Durch manuelle Änderung der Elektrodenkonfigurationen kann der Meßaufbau jeweils der geologischen Aufgabe, der petrophysikalischen Situation und den geometrischen Verhältnissen angepaßt werden. Der Abstand der Meßprofile und der Meßpunkte bestimmt dabei das Auflösungsvermögen der Widerstands-Tiefensondierung.With deep resistance probing, two Electrodes inserted into the earth's surface through which a direct current from a power source flows. Two more Potential electrodes that are also in the earth's surface are used with a voltage measuring device connected. By measuring the voltage at different The specific surface can be set determine the electrical resistance of the geological formation, and this allows conclusions to be drawn about the geological Achieve formation formation. By manually changing the The electrode configuration can be the measurement setup geological task, the petrophysical situation and be adapted to the geometric conditions. The distance the measurement profiles and the measurement points determine this Resolving depth probing.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized by Subclaims marked.

So kann die Pilotbohrung vorteilhafterweise im wesentlichen entlang der Mittellinie der geplanten Tunnelstrecke erstellt werden, auch wenn diese einen gekrümmten Verlaufhaben sollte. Hierdurch wird die Erkundung genau in dem Bereich durchgeführt, der beim Auffahren der Tunnelstrecke entfernt werden muß. Gleichzeitig läßt sich die so erstellte Pilotbohrung in diesem Fall als Orientierungshilfe beim Auffahren der Tunnelstrecke einsetzen, ohne daß weitere (teuere) Positionsmessungen vorgenommen werden müssen. Da heutzutage Pilotbohrungen mit einer hohen Genauigkeit erstellt werden können, können durch diese vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhebliche Kosten und auch Zeit eingespart werden, die anderenfalls zur Positionssteuerung der Tunnelbohrmaschinerie erforderlich sind.The pilot bore can advantageously essentially created along the center line of the planned tunnel route even if they have a curved course should. This will make exploration exactly in the area carried out, which removed when driving up the tunnel route must become. At the same time, the so created Pilot drilling in this case as a guide to Use driving up the tunnel section without further (expensive) position measurements must be made. There nowadays pilot drilling with high accuracy can be created by this beneficial Embodiment of the invention significant cost and time can be saved, otherwise for position control the tunnel boring machinery are required.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können bereits beim Erstellen der Pilotbohrung Bohrfortschrittsparameter aufgezeichnet werden, die anschließend zur Bohrlocherkundung mitherangezogen werden können. Da sich bereits beim Bohren der Pilotbohrung aus derartigen Bohrfortschrittsparametern wertvolle Informationen auf die Beschaffenheit der zu durchbohrenden Formation erhalten lassen, können erfindungsgemäß diese Informationen zur Bohrlocherkundung verwendet werden. Beispielsweise kann durch Messen des Bohrandruckes, der Vortriebsgeschwindigkeit oder auch der Abrasion des Bohrkopfes auf die Festigkeit, den Gefügeverbund, die Klüftigkeit und anderes der vorhandenen Fels- oder Erdformation rückgeschlossen werden.After a further embodiment of the invention can already when creating the pilot hole, drilling progress parameters are recorded, which are then used for borehole exploration can be used. Because already during drilling the pilot drilling from such drilling progress parameters valuable information on the nature of the piercing formation can be preserved according to the invention this information for exploring the borehole be used. For example, by measuring the Drilling pressure, the rate of advance or the Abrasion of the drill head on the strength Composite structure, the wisdom and other of the existing ones Rock or earth formation can be inferred.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Probenentnahme der Spülungsrückfluß der Pilotbohrung verwendet werden, um Proben zu entnehmen. Hierdurch entfallen aufwendige Probenentnahmen und durch In-Bezug-Setzen des Bohrfortschrittes mit den Proben aus dem Spülungsrückfluß der Pilotbohrung läßt sich die vorhandene Formation bereits vorteilhaft analysieren.According to a further embodiment of the invention, the sampling of the invention Flush reflux from the pilot well used to sample refer to. This eliminates the need for time-consuming sampling and by relating the drilling progress to the Samples can be taken from the pilot well's backflow analyze the existing formation already advantageous.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden bei der Probenentnahme seitliche Probebohrungen durchgeführt, die von der im wesentlichen vertikalen Pilotbohrung ausgehen. Dieses Verfahren, das auch unter dem Begriff "side wall coring" grundsätzlich bekannt ist, wurde bislang jedoch noch nicht in Zusammenhang mit einer horizontalen Pilotbohrung vorgeschlagen. Gleichzeitig ist hierdurch eine gezielte und selektive Probennahme entlang der gesamten Tunnelstrecke möglich.According to a further advantageous embodiment of the Invention will be lateral when taking samples Test drilling carried out by the essentially vertical pilot bore. This procedure, that too basically known under the term "side wall coring" has not yet been linked to proposed a horizontal pilot hole. At the same time is a targeted and selective sampling along of the entire tunnel route possible.

Nach einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung können bei der Bohrlocherkundung auf herkömmliche Weise geophysikalische Sonden durch das Bohrloch gezogen werden. Derartige Sonden können beispielsweise Bohrlochkameras, Akustik-Sonden z. B. (Digital Acoustic Borehole Televiewer), Bohrloch-Radarantennen, Widerstandsmeßsonden (resistivity imaging tool, microresistivity), Gamma-Sonden, Ultrasonic-Sonden, Pulsed neutron-Sonden etc. sein.According to a further embodiment of the present invention can be used in well exploration in a conventional manner geophysical probes are pulled through the borehole. Such probes can, for example, downhole cameras, Acoustic probes e.g. B. (Digital Acoustic Borehole Televiewer), Borehole radar antennas, resistance probes (resistivity imaging tool, microresistivity), gamma probes, ultrasonic probes, Pulsed neutron probes etc.

Derartige geophysikalische Sonden sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So beschreibt beispielsweise die EP 0 384 823 A1 eine geoelektrische Sonde in Form eines Meßblockes, der mit einer zentralen Elektrode versehen und in eine Testbohrung abgelassen wird. Zur Fokussierung der Testströme sind ein aktives und ein passives Fokussierungssystem vorgesehen. Allerdings wurde bislang nicht vorgeschlagen, derartige Sonden in Zusammenhang mit durchgehenden horizontalen Pilotbohrungen zu verwenden.Such geophysical probes are from the prior art Technology basically known. For example, describes EP 0 384 823 A1 a geoelectric probe in the form of a Measuring block, which is provided with a central electrode and in a test hole is drained. To focus the Test streams are active and passive Focusing system provided. However, so far not suggested such probes related continuous horizontal pilot holes.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird bei der Bohrlocherkundung ein Elektrodenmeßstrang mit mindestens sechs Elektroden in das Bohrloch der Pilotbohrung eingeführt. Hierbei sind die Elektroden an dem Meßstrang unter gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet und der Meßstrang weist mehrere elektrische Anschlußleitungen auf, die von mindestens einem Ende des Meßstranges zu den Elektroden führen. Ferner wird bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ein Strom durch zwei Elektroden des Meßstranges geleitet, und es wird zwischen zwei anderen Elektroden des Meßstranges gemessen. Schließlich werden die Elektroden innerhalb des Bohrloches versetzt, und es werden erneut zwei Elektroden von Strom durchflossen und die Spannung zwischen zwei weiteren Elektroden wird gemessen.According to a further particularly advantageous embodiment the invention is used in well exploration Electrode measuring string with at least six electrodes in the Pilot hole introduced. Here are the Electrodes on the measuring string under the same mutual Intervals arranged and the measuring string has several electrical connection lines on by at least one Lead the end of the measuring strand to the electrodes. Furthermore, in this advantageous embodiment, a current through two Electrodes of the measuring line passed, and it is between two other electrodes of the measuring string are measured. Finally the electrodes are moved within the borehole, and current flows through two electrodes again and the voltage between two further electrodes is measured.

Durch einen derartigen Meßstrang lassen sich unterschiedliche Elektroden, die an dem Meßstrang angeordnet sind, von dem Ende des Meßstranges aus ansteuern, so daß dieser nicht verschoben oder ausgetauscht werden muß. Das Erzielen unterschiedlicher Eindringtiefen kann auf einfachste Weise dadurch erfolgen, daß unterschiedlich weit auseinanderliegende Elektroden für die Messung herangezogen werden. Gleichzeitig lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Meßstrang die unterschiedlichsten Elektrodenanordnungen verwirklichen, ohne daß die Elektroden selbst versetzt werden müßten.Such a measuring string can be used to make different ones Electrodes, which are arranged on the measuring string, from the Activate end of the measuring line so that it does not has to be moved or replaced. Achieving different penetration depths can be done in the simplest way in that different degrees apart electrodes used for the measurement will. At the same time with the invention Measuring string the most diverse electrode arrangements realize without the electrodes themselves are displaced ought to.

Der Meßstrang kann vorteilhafterweise flexibel sein, was ein Aufrollen oder Aufwickeln des Meßstranges bedeutend erleichtert. Ferner können die Elektroden in einem Abstand von ca. 50 bis 200 cm an dem Meßstrang angeordnet sein, vorzugsweise in einem Abstand von 100 cm. Durch einen Meßstrang mit derartig beabstandeten Elektroden läßt sich eine sehr gute Auflösung erzielen. The measuring strand can advantageously be flexible, what a Rolling up or winding up the measuring strand is significant facilitated. Furthermore, the electrodes can be spaced apart 50 to 200 cm on the measuring string, preferably at a distance of 100 cm. Through a Measuring strand with such spaced electrodes can be achieve a very good resolution.

Auch kann der Körper des Meßstranges durch die Anschlußleitungen gebildet sein, die von den Elektroden ringförmig umgeben sind. Eine solche Ausführungsform ist sehr kostengünstig und einfach herzustellen, da lediglich die ringförmigen Elektroden in regelmäßigen Abständen an den Anschlußleitungen befestigt werden müssen, die durch die Elektroden hindurchgeführt werden.The body of the measuring strand can also pass through the Connection lines are formed by the electrodes are surrounded in a ring. Such an embodiment is very inexpensive and easy to manufacture because only the annular electrodes at regular intervals on the Connection lines must be attached by the Electrodes are passed through.

Nach einer weiteren Ausbildung können die Elektroden des Meßstranges ringförmig und in einen Kunststoffschlauch eingearbeitet sein, in dessen Innerem die Anschlußleitungen verlaufen. Eine solche Ausführungsform ist sehr robust und wenig störungsanfällig, da die Anschlußleitungen im Inneren des Kunststoffschlauches geschützt sind.After further training, the electrodes of the Measuring strand in a ring and in a plastic tube be incorporated in the interior of the connecting lines run. Such an embodiment is very robust and less prone to malfunctions, since the connecting cables are inside of the plastic hose are protected.

Der erfindungsgemäße verwendete Meßstrang kann eine Länge <100 m, vorzugsweise <400 m aufweisen und kann durchaus auch die Länge von Kilometern annehmen, abhängig von der Länge des zu erstellenden Tunnels. Ein derartig langer Meßstrang in der Größenordnung von 100 m oder mehr ermöglicht die geoelektrische Erfassung eines sehr großräumigen Gebietes, ohne daß jedoch Elektroden versetzt werden müßten.The measuring string used according to the invention can have a length <100 m, preferably <400 m and may well also assume the length of kilometers, depending on the Length of the tunnel to be created. Such a long one Measuring string in the order of 100 m or more enables the geoelectric detection of a very large-scale Area, but without the need to move electrodes.

Insbesondere bei einem Meßstrang der obengenannten Länge ist es vorteilhaft, wenn die Anschlußleitungen zwei Stromleitungen, zwei Spannungsleitungen und zwei Signalleitungen aufweisen. Hierdurch ist innerhalb des Meßstranges ein zweiadriger Strombus und ein zweiadriger Spannungsbus vorgesehen. Durch die beiden Signalleitungen lassen sich die jeweiligen Elektroden auf die einzelnen Busleitungen schalten, so daß eine beliebige Anzahl von Elektroden mit nur wenigen Anschlußleitungen angesteuert werden kann. Hierbei hat sich eine weitere Ausbildung als vorteilhaft erwiesen, bei der jede Elektrode des Meßstranges über eine am Meßstrang angeordnete Schalteinrichtung mit einer Stromleitung und einer Spannungsleitung des Meßstranges verbindbar ist. Sofern jede erste Elektrode mit einer der beiden Stromleitungen und einer der beiden Spannungsleitungen verbindbar ist und jede zweite Elektrode mit der anderen der beiden Stromleitungen und der anderen der beiden Spannungsleitungen verbindbar ist, kann der schaltungstechnische Aufwand reduziert werden. Die obengenannte Schalteinrichtung kann vorzugsweise über die Signalleitung aktivierbar und digital ansteuerbar sein. Bei dieser Ausführungsform wird jeder Schalteinrichtung eine digitale Adresse zugeordnet, so daß jede Schalteinrichtung über den Signalbus angesteuert werden kann. Bei einer erfolgten Ansteuerung schaltet die Schalteinrichtung die zugeordnete Elektrode auf die gewünschte Ader des Strombusses oder des Spannungsbusses. Eine Abschirmung der Anschlußleitung ist insofern vorteilhaft, als die geoelektrischen Messungen dann nicht gestört werden.In particular in the case of a measuring strand of the above-mentioned length it is advantageous if the connecting lines two Power lines, two voltage lines and two Have signal lines. This is within the Measuring strand a two-wire current bus and a two-wire Voltage bus provided. Through the two signal lines the respective electrodes can be put on the individual Switch bus lines so that any number of Electrodes controlled with only a few connecting lines can be. Here has a further training as proven to be advantageous for each electrode of the measuring string via a switching device arranged on the measuring line a power line and a voltage line of the measuring string is connectable. If each first electrode with one of the two power lines and one of the two voltage lines is connectable and every other electrode with the other of the two power lines and the other of the two Voltage lines can be connected, the circuit complexity can be reduced. The Above mentioned switching device can preferably on the Signal line can be activated and digitally controlled. At In this embodiment, each switching device becomes one assigned digital address so that each switching device can be controlled via the signal bus. At a control is activated, the switching device switches the assigned electrode to the desired wire of the power bus or the voltage bus. Shielding the Connection line is advantageous in that the then geoelectric measurements are not disturbed.

Zur erleichterten Bohrlocherkundung kann ein Meßsystem verwendet werden, das eine Stromquelle, ein Spannungsmeßgerät und einen oben beschriebenen Elektrodenmeßstrang aufweist. Eine Anschlußvorrichtung kann an einem Ende des Meßstranges mit den Anschlußleitungen verbunden sein und die Stromquelle sowie das Spannungsmeßgerät mit vier beliebigen Elektroden des Meßstranges elektrisch verbinden. Ein derartiges Meßsystem ermöglicht in Verbindung mit dem Meßstrang völlig neue Möglichkeiten bei der Bohrlocherkundung. Wenn beispielsweise ein Meßstrang größerer Länge oberhalb einer geplanten Tunnelstrecke auf einer geologischen Formation ausgelegt wird, so kann mit Hilfe des obigen Meßsystemes die gesamte Formation über ihre gesamte Länge kartiert werden, ohne daß Elektroden noch versetzt werden müßten. Hierbei läßt sich durch Wahl der jeweiligen Strom- und Potentialelektroden die gewünschte Eindringtiefe und das zu untersuchende Teilgebiet problemlos einstellen. Ebenso ist ein Versetzen der Elektroden möglich, ohne daß diese physikalisch versetzt werden müßten, indem lediglich andere Elektroden des Meßstranges verwendet werden. A measuring system can be used to facilitate borehole exploration are used, which is a current source, a voltage measuring device and has an electrode measuring string as described above. A connection device can be at one end of the measuring strand be connected to the connecting lines and the power source as well as the voltage measuring device with any four electrodes Connect the measuring string electrically. Such a thing Measuring system in connection with the measuring string enables completely new opportunities for exploring boreholes. If for example a measuring string of greater length above one planned tunnel route on a geological formation is designed, so with the help of the above measuring system entire formation are mapped over their entire length, without electrodes having to be moved. Here leaves by choosing the respective current and potential electrodes the desired depth of penetration and the one to be examined Adjust sub-area easily. There is also a transfer of the electrodes possible without this being physically offset would have to be by only other electrodes of the Measuring strand can be used.

Jede Schalteinrichtung des Meßstranges kann über die beiden Signalleitungen mit der Anschlußvorrichtung des Meßsystemes verbunden sein und von der Anschlußvorrichtung selektiv ansteuerbar sein. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ansteuerung über eine digitale Adresse, d. h. jeder Schalteinrichtung wird eine digitale Adresse zugeordnet, die von der Anschlußvorrichtung angesprochen werden kann. Bei Ansprechen einer solchen Adresse wird demnach die zugeordnete Elektrode auf eine gewünschte Signalleitung des Strombusses oder des Spannungsbusses geschaltet. Das Meßsystem und dessen Anschlußvorrichtung kann vorzugsweise von einem Computer ansteuerbar sein. Hierdurch erhält man ein vollautomatisches Bohrlocherkundungssystem mit noch nicht dagewesenen Möglichkeiten, das innerhalb kürzester Zeit eine detaillierte Erfassung der geologischen Formation erlaubt, durch die der Tunnel gebohrt werden soll, und das gleichzeitig sehr kostengünstig arbeitet. Die Kosten eines derartigen Systemes liegen bei ca. einem Drittel der Kosten von vergleichbaren seismischen Systemen.Each switching device of the measuring string can be operated via the two Signal lines with the connection device of the measuring system be connected and selectively by the connector be controllable. The is particularly advantageous Control via a digital address, d. H. everyone Switching device is assigned a digital address that can be addressed by the connection device. At Addressing such an address is accordingly the assigned one Electrode on a desired signal line of the power bus or the voltage bus. The measuring system and its Connection device can preferably be from a computer be controllable. This gives you a fully automatic Borehole detection system with unprecedented Ways to get a detailed one in no time The geological formation through which the Tunnel should be drilled, and at the same time very much works inexpensively. The cost of such a system are around a third of the cost of comparable seismic systems.

Bei dem Verfahren zur Bohrlocherkundung gemäß Anspruch 9 wird der oben beschriebene Elektrodenmeßstrang in das Bohrloch der Pilotbohrung eingesetzt. Im Anschluß daran wird ein Strom durch zwei Elektroden des Meßstranges geleitet und die entstehende Potentialdifferenz zwischen zwei anderen Elektroden wird gemessen. Im Anschluß daran kann die Potentialdifferenz zwischen zwei innerhalb des Bohrloches versetzten Elektroden gemessen werden.In the method for drilling exploration according to claim 9 the electrode measuring string described above in the borehole Pilot bore used. Following this is a stream passed through two electrodes of the measuring string and the emerging potential difference between two others Electrodes are measured. Subsequently, the Potential difference between two within the borehole offset electrodes can be measured.

Durch dieses neuartige Meßverfahren ist es unter Zuhilfenahme des oben beschriebenen Meßstranges erstmals möglich, detaillierte Informationen über eine geologische Formation im unmittelbaren Bereich einer geplanten Tunnelstrecke zu erhalten, wobei die Eindringtiefe durch Verwendung unterschiedlicher Elektroden des Meßstranges frei gewählt werden kann. Es müssen also nicht - wie dies bislang im Stand der Technik dem Fall war - jeweils unterschiedliche Sonden in vertikale Probebohrungen mit großer Tiefe eingesetzt werden.With this new measuring method it is with the help of the measuring strand described above possible for the first time, detailed information about a geological formation in the immediate area of a planned tunnel route obtained, the depth of penetration by using different electrodes of the measuring string freely chosen can be. So it doesn't have to - as has been the case up to now the technology was the case - different probes in each vertical test holes with great depth are used.

Eine besonders vorteilhafte Variante des oben beschriebenen Verfahrens wird dadurch erzielt, daß das Versetzen der Elektroden innerhalb des Bohrloches dadurch erfolgt, daß andere Elektroden des gleichen Meßstranges verwendet werden. Hierdurch läßt sich der geologische Aufbau entlang des gesamten Bohrloches erfassen, ohne daß der Meßstrang mechanisch versetzt oder bewegt werden müßte. Gleichzeitig läßt sich die Eindringtiefe, die von dem Relativabstand der Elektroden abhängig ist, durch Wahl der entsprechenden Elektroden frei einstellen.A particularly advantageous variant of the above The method is achieved by moving the Electrodes inside the borehole are made in that other electrodes of the same measuring string can be used. This allows the geological structure along the entire hole, without the measuring string would have to be mechanically displaced or moved. At the same time the penetration depth can be determined by the relative distance of the Electrode dependent, by choosing the appropriate one Set electrodes freely.

Durch diese vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich erstmals eine geologische Formation größeren Ausmaßes "durchleuchten", ohne daß eine Vielzahl von vertikalen Testbohrungen angebracht werden müßte. Gleichzeitig ist es nicht erforderlich, den Elektrodenmeßstrang innerhalb des Bohrloches mehrfach mechanisch zu versetzen.Through this advantageous embodiment of the The method according to the invention can be the first large-scale geological formation "shine through" without that a variety of vertical test holes are drilled should be. At the same time, it is not necessary Electrode measuring string several times within the borehole to move mechanically.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Bohrlocherkundung nach Anspruch 12. Hierbei werden einerseits Elektroden in das im wesentlichen horizontale Bohrloch der Pilotbohrung eingeführt, wobei zusätzlich weitere Elektroden an der Erdoberfläche angesetzt werden. Bei diesem Verfahren werden mindestens zwei Potentialelektroden in das Bohrloch eingeführt. Als nächster Schritt wird ein Strom durch zwei Stromelektroden geleitet, die an der Oberfläche angesetzt sind. Durch Messen der Spannung zwischen den beiden Potentialelektroden läßt sich der zwischen den an der Erdoberfläche angesetzten Elektroden und den innerhalb des Bohrloches befindlichen Elektroden befindliche Gesteinskomplex "durchstrahlen", so daß völlig neue Informationen in einer bislang noch nicht dagewesenen Informationsdichte erhalten werden können. Durch Wiederholen der Spannungsmessung zwischen den beiden Potentialelektroden innerhalb des Bohrloches mit jeweils innerhalb des Bohrloches versetzten Elektroden läßt sich der zwischen Bohrloch und Erdoberfläche befindliche Gesteinskomplex vollständig kartieren, wobei beliebige Schnittebenen vorgenommen werden können, weshalb dieses Verfahren auch als geoelektrische Tomographie bezeichnet wird.After a further advantageous training of the present The invention relates to a method for exploring boreholes according to claim 12. Here, on the one hand electrodes in the essentially horizontal pilot hole introduced, with additional electrodes on the Earth surface to be applied. In this procedure at least two potential electrodes in the borehole introduced. The next step is a current through two Electricity electrodes conducted, attached to the surface are. By measuring the tension between the two Potential electrodes can be between the at the Electrodes and the inside of the Electrodes located in the borehole Rock complex "shine through", so that completely new Information in an unprecedented Density of information can be obtained. By repeating the voltage measurement between the two potential electrodes within the borehole with each within the borehole offset electrodes can be between the borehole and Complete rock complex located on the earth's surface map using any cutting planes can, which is why this method is also called geoelectric Is called tomography.

Als besonders vorteilhaft erweist sich hierbei, wenn als Potentialelektroden ein Elektrodenmeßstrang der oben beschriebenen Art in das Bohrloch eingeführt wird. Da das Bohrloch durchgängig ist, kann der Elektrodenmeßstrang nach Erstellen des Bohrloches an dem Bohrgestänge durch das Bohrloch gezogen werden, so daß ein Verlegen des Meßstranges innerhalb kürzester Zeit möglich ist.It proves to be particularly advantageous if Potential electrodes an electrode measuring string of the above described type is introduced into the borehole. Since that Drill hole is continuous, the electrode measuring string can follow Create the drill hole on the drill pipe through the Borehole be drawn, so that a laying of the measuring string is possible within a very short time.

Auch wenn das Versetzen der Potentialelektroden innerhalb des Bohrloches durch mechanisches Versetzen des Meßstranges erreicht werden kann, besteht eine besonders vorteilhafte Verfahrensweise darin, zur Kartierung der Gesteinsformation lediglich andere Elektroden des Meßstranges als Potentialelektroden zu verwenden. Dies kann unter Verwendung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Meßsystemes auf einfachste Weise dadurch erfolgen, daß andere Elektroden aktiviert oder verschaltet werden, so daß der Meßtechniker von seinem Meßplatz aus, die gesamte geologische Formation entlang des Bohrloches und oberhalb des Bohrloches vermessen kann, ohne daß tatsächlich Elektroden mechanisch versetzt werden müßten. Durch Verwendung von computergesteuerten Meßprogrammen eröffnen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ungeahnte Möglichkeiten.Even if the potential electrodes are moved within the Borehole through mechanical displacement of the measuring string can be achieved, there is a particularly advantageous Procedure therein, for mapping the rock formation only electrodes of the measuring string other than Use potential electrodes. This can be done using of the measuring system according to the invention described above easiest way that other electrodes be activated or connected so that the measurement technician from its measuring site, the entire geological formation measured along the borehole and above the borehole can, without actually moving electrodes mechanically should be. By using computer controlled Measuring programs are opened up by the invention Procedures unimagined possibilities.

Eine weitere Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens wird dadurch erzielt, daß nicht nur die innerhalb des Bohrloches befindlichen Elektroden variiert werden, sondern daß auch zumindest eine der Stromelektroden an der Erdoberfläche versetzt wird. Hierdurch wird die Auflösung der erhaltenen Messungen bedeutend erhöht.Another embodiment of the above Procedure is achieved in that not only within electrodes located in the borehole are varied, but that at least one of the current electrodes on the Earth's surface is displaced. This will resolve the measurements significantly increased.

Sofern als Stromelektrode bei den oben beschriebenen Verfahren eine Elektrode eines Meßstranges verwendet wird, ist das beschriebene Verfahren der geoelektrischen Tomographie noch weiterverbessert, da in diesem Fall das Versetzen der Stromelektroden an der Erdoberfläche ebenfalls nicht mehr mechanisch erfolgen muß, sondern durch Wahl unterschiedlicher Elektroden des Meßstranges erfolgen kann. In diesem Fall empfiehlt sich die Verwendung von Adaptern, welche die Elektroden stabartig verlängern. Derartige Adapter, die ein Einleiten der Meßströme in das Erdreich erleichtern, können in das Erdreich eingesteckt werden. Für die Verwendung im Erdreich können die Adapter spießartig ausgebildet sein und mit Hilfe einer Gelenkschelle an den Ringelektroden befestigt werden.If as a current electrode in those described above Method an electrode of a measuring string is used, is the described method of geoelectric Tomography further improved, because in this case the Also move the current electrodes on the earth's surface no longer has to be mechanical, but by choice different electrodes of the measuring string can take place. In this case, the use of adapters is recommended which extend the electrodes like a rod. Such Adapters that introduce the measuring currents into the ground easier, can be inserted into the ground. For the use in the ground can make the adapter skewer be trained and with the help of a joint clamp to the Ring electrodes are attached.

Weiterhin kann das Bohrloch für Temperaturmeßkabel, für Feuchtesensorkabel, für Spannungsmeßeinrichtungen und andere Instrumente zur gebirgsmechanischen und hydrogeologischen Überwachung genutzt werden.Furthermore, the borehole for temperature measuring cables, for Humidity sensor cable, for voltage measuring devices and others Rock mechanical and hydrogeological instruments Surveillance can be used.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Auffahren eines Tunnels vorgesehen, bei dem zunächst ein Erkunden der geplanten Tunnelstrecke nach einem der oben beschriebenen Verfahren erfolgt. Anschließend wird die Tunnelstrecke aufgefahren, wobei eine Orientierung des Vortriebs an der Pilotbohrung erfolgt. Wie eingangs bereits erwähnt wurde, können heutzutage mit Hilfe von im Bohrverlauf lenkbaren Bohrköpfen hochgenaue Bohrungen durchgeführt werden, so daß der eigentliche Tunnelverlauf bereits durch die Pilotbohrung bestimmt werden kann. Sofern sich beim Auffahren der Tunnelstrecke die Bohrmaschinerie an der Pilotbohrung orientiert, d. h. dem Verlauf der Pilotbohrung folgt, müssen keine weiteren Positionsmessungen oder -korrekturen vorgenommen werden, damit der Tunnel den gewünschten Verlauf enthält.According to a further aspect of the present invention, a Method for driving a tunnel provided, in which first an exploration of the planned tunnel route after a the procedures described above. Then will the tunnel route opened, with an orientation of the Propulsion takes place on the pilot bore. As already mentioned has been mentioned nowadays with the help of drilling steerable drill heads carried out highly accurate drilling be, so that the actual tunnel course through the pilot hole can be determined. If the Driving up the tunnel line the drilling machinery on the Pilot drilling oriented, d. H. the course of the pilot hole follows, no further position measurements or -corrections are made so that the tunnel the contains the desired course.

Die Pilotbohrung kann auch zur Gestängeführung für Aufweitbohrungen, z. B. nach dem Raise-Bohrverfahren, genutzt werden. Bei entsprechend großer bzw. mehrfacher Aufweitbohrung läßt sich auf diese Weise der Soll-Tunnelquerschnitt erstellen.The pilot hole can also be used for rod guidance Expanding holes, e.g. B. used after the raise drilling process will. With appropriately large or multiple In this way, the target tunnel cross-section can be expanded create.

Nach einer weiteren Ausbildung dieses Verfahrens kann beim Auffahren der Tunnelstrecke die Pilotbohrung gleichzeitig zur Vorfeldentwässerung herangezogen werden. Hierzu kann es vorteilhaft sein, die Pilotbohrung als freie Drainage zu nutzen oder sie bei Lockergestein zu einer Drainageleitung auszubauen.After further training of this procedure can Driving up the tunnel section at the same time Apron drainage can be used. It can do this be advantageous to the pilot hole as free drainage use or with loose rock to a drainage line expand.

Beim Auffahren des Tunnels kann nach einer weiteren Ausbildung die Pilotbohrung zu einem Einbruchsbohrloch für bergtechnische Auffahrungen erweitert werden. Auch kann die Pilotbohrung während des Tunnelbaus zur Verlegung von Kommunikationsleitungen und Versorgungsleitungen verwendet werden.When opening the tunnel you can go for another Training the pilot hole to be an intrusion hole for mining driveways to be expanded. It can also Pilot drilling during the tunnel construction for the laying of Communication lines and supply lines used will.

Vorfeldentwässerungen werden oft auch zu einer hydraulischen Entspannung des Gebirges benötigt, auch um Wassereinbrüche während der Tunnelauffahrung zu vermeiden. Solche Wassereinbrüche können den gesamten Vortrieb beeinträchtigen und zum Teil zum Stillstand bringen. Aufwendige Umplanungen, Zusatzmaßnahmen und Zeitverzögerungen sind die Folge.Apron drainage often turns into a hydraulic one Relaxation of the mountains needed, also to prevent water ingress to avoid during tunneling. Such Ingress of water can affect the overall advance and partially bring it to a standstill. Time-consuming rescheduling, Additional measures and time delays are the result.

Mittels der Pilotbohrung können jedoch Entwässerungen in Gegenrichtung zum Vortrieb vorgenommen werden. Ein entsprechend dem Vortrieb versetzbarer Packer wird als künstliche Wasserscheide im Bohrloch installiert, bei gegenläufigem Gefälle kann mittels Tauchpumpe für die Abförderung des Wasserandranges gesorgt werden. However, drainage in Opposite direction to the advance. On Packer that can be moved according to the propulsion is called artificial watershed installed in the borehole at the opposite slope can be achieved by using a submersible pump Removal of the water rush to be taken care of.

Bei sehr starkem Wasseranfall kann die Pilotbohrung aufgeweitet werden, um querschnittseitig die anfallenden Wassermengen aufnehmen zu können.If there is a lot of water, the pilot hole can be expanded to cover the cross-section To be able to absorb amounts of water.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:In the following, the present invention becomes purely exemplary based on advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings are described. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bergartigen geologischen Formation, in die eine horizontale Pilotbohrung eingebracht wird; Figure 1 is a schematic representation of a mountainous geological formation in which a horizontal pilot hole is made.

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Formation von Fig. 1, wobei aus der Pilotbohrung Gesteinsproben entnommen werden; FIG. 2 shows a schematic illustration of the formation from FIG. 1, rock samples being taken from the pilot bore;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Formation von Fig. 1, wobei in die Pilotbohrung ein Meßstrang eingeführt ist; Fig. 3 is a schematic representation of the formation of Fig. 1 with a measuring string inserted into the pilot bore;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Formation von Fig. 1, wobei eine begonnene Tunnelauffahrung dargestellt ist. Fig. 4 is a schematic representation of the formation of Fig. 1, showing a tunnel tunnel has begun.

Fig. 1 zeigt eine bergartige geologische Formation, wobei Bereiche mit unterschiedlichem geologischen Aufbau unterschiedlich stark schraffiert dargestellt sind. Fig. 1 shows a mountain-like geological formation, with portions shown with different geological structure different degrees hatched.

Um die in Fig. 1 dargestellte Pilotbohrung entlang einer geplanten Tunnelstrecke einbringen zu können, wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren zunächst die Geologie entlang der geplanten Tunnelstrecke vorerkundet. Dieses Vorerkunden kann aufherkömmliche Weise durch geoelektrische Tiefensondierung von der Oberfläche aus erfolgen, wie dies eingangs beschrieben wurde. Nachdem durch diese Vorerkundung Informationen über die grundsätzliche Beschaffenheit der Formation erhalten wurden, wird eine durchgehende Pilotbohrung 12 erstellt. Hierzu wird eine Bohrapparatur 14 eingesetzt, die mit Hilfe eines im gesamten Bohrverlauf lenkbaren Bohrkopfes eine Pilotbohrung entlang der geplanten Tunnelstrecke erstellt. Durch die Informationen, die im Rahmen der Vorerkundung erhalten wurden, läßt sich das zum Erstellen der Pilotbohrung geeignete Bohrgerät entsprechend wählen.In order to be able to drill the pilot hole shown in FIG. 1 along a planned tunnel route, the geology along the planned tunnel route is first explored according to the proposed method. This preliminary investigation can be carried out conventionally by deep geoelectric probing from the surface, as described at the beginning. After information about the basic nature of the formation has been obtained through this preliminary investigation, a continuous pilot bore 12 is created. For this purpose, a drilling apparatus 14 is used, which creates a pilot hole along the planned tunnel route with the aid of a drill head that can be steered throughout the drilling process. Based on the information obtained during the preliminary investigation, the drilling device suitable for creating the pilot hole can be selected accordingly.

Nach dem Vorerkunden und dem Erstellen der durchgehenden Pilotbohrung 12 werden aus der Pilotbohrung Proben entnommen, um die geplante Tunnelstrecke weiterzuerkunden. Dies kann durch Probenentnahme aus dem Spülungsrückfluß der Pilotbohrung erfolgen. Es können jedoch auch ausgehend von der Pilotbohrung 12 an verschiedenen Stellen derselben seitliche Probebohrungen 16 durchgeführt werden (vgl. Fig. 2), wobei das Ergebnis dieser Probebohrungen an das Ende der Pilotbohrungen gefördert wird.After preliminary investigation and the creation of the continuous pilot bore 12 , samples are taken from the pilot bore in order to further explore the planned tunnel route. This can be done by taking samples from the pilot well's backflow. However, starting from the pilot hole 12 , it is also possible to carry out lateral test holes 16 at different locations on the same (see FIG. 2), the result of these test holes being conveyed to the end of the pilot holes.

Zur weiteren geophysikalischen Bohrlocherkundung können z. B. geoelektrische Sonden durch das Bohrloch gezogen werden. Es kann jedoch auch ein eingangs beschriebener Elektrodenmeßstrang 18 in das Bohrloch der Pilotbohrung eingeführt werden, der in Fig. 3 dargestellt ist. Der Meßstrang 18 weist eine Vielzahl von Elektroden 20 auf, die an diesem unter gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind, wobei elektrische Anschlußleitungen von einem Ende des Meßstranges zu jeder einzelnen Elektrode geführt sind. Ein solcher Meßstrang 18 kann nach Erstellen des Bohrloches 12 durch Ankoppeln an das Bohrgestänge ohne weiteres durch das Bohrloch 12 gezogen werden.For further geophysical borehole exploration, e.g. B. geoelectric probes are pulled through the borehole. However, an electrode measuring string 18 described at the outset can also be introduced into the borehole of the pilot bore, which is shown in FIG. 3. The measuring string 18 has a multiplicity of electrodes 20 which are arranged at the same mutual spacing, electrical connecting lines being led from one end of the measuring string to each individual electrode. After the borehole 12 has been created, such a measuring string 18 can easily be pulled through the borehole 12 by coupling it to the drill pipe.

Zur Durchführung der geoelektrischen Bohrlocherkundung werden zwei Elektroden des Meßstranges als Stromelektroden (A₁, B₁) beschaltet und zwei weitere Elektroden werden als Potentialelektroden (M₁, N_i) beschaltet. Durch Messen der entstehenden Potentialdifferenz lassen sich die geoelektrischen Daten erzielen. Insbesondere ist es durch Verwendung des Meßstranges möglich, die jeweils passende Elektrodenanordnung zu wählen, indem lediglich jeweils andere Elektroden zugeschaltet werden bzw. indem zwischen den Elektroden umgeschaltet wird. Hierbei können bekannte Anordnungen verwendet werden, wie z. B. die Wenner-Anordnung (A_i, M_i, N_i, B_i), die Dipol-Anordnung (A_i, B_i, M_i, N_i) oder die Carpenter-Anordnung (A_i, M_i, B_i, N_i). Für die Untersuchung in Gebieten mit homogener Schichtbildung und unterschiedlicher Neigung wird vorrangig die Wenner-Anordnung eingesetzt. Für die Kartierung von steilstehenden Inhomogenitäten, wie Verwerfungen und anderem, ist es jedoch günstiger, Messungen mit der Dipol-Anordnung durchzuführen. Der Abstand zwischen den einzelnen Elektroden bestimmt die Eindringtiefe, kann jedoch durch Zuhilfenahme des Meßstranges nahezu frei gewählt werden. Die Elektroden können einen gegenseitigen Abstand von 1 m aufweisen.To carry out the geoelectric borehole exploration, two electrodes of the measuring string are connected as current electrodes (A₁, B₁) and two further electrodes are connected as potential electrodes (M₁, N _i ). The geoelectric data can be obtained by measuring the resulting potential difference. In particular, by using the measuring string, it is possible to select the appropriate electrode arrangement by merely switching on other electrodes or by switching between the electrodes. Known arrangements can be used, such as. B. the Wenner arrangement (A _i , M _i , N _i , B _i ), the dipole arrangement (A _i , B _i , M _i , N _i ) or the Carpenter arrangement (A _i , M _i , B _i , N _i ). The Wenner arrangement is primarily used for the investigation in areas with homogeneous layer formation and different inclinations. For the mapping of steep inhomogeneities, such as faults and other, it is more favorable to carry out measurements with the dipole arrangement. The distance between the individual electrodes determines the depth of penetration, but can be chosen almost freely by using the measuring strand. The electrodes can be spaced 1 m apart.

Für eine noch genauere Erkundung der Tunnelstrecke kann eine sogenannte geoelektrische Tomographie durchgeführt werden (vgl. Anspruch 12). Hierzu wird, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Meßstrang 18 in das horizontale Bohrloch 12 der Pilotbohrung eingebracht, wobei an dem Meßstrang eine Vielzahl von Elektroden in gleichmäßigen Abständen angeordnet ist. Die Anschlußleitungen der einzelnen Elektroden des Meßstranges sind zu einem Ende des Meßstranges geführt. Die Elektroden 20 (M₁, N₁, M₂, N₂ bzw. M_n, N_n) werden so gewählt, daß der zu untersuchende Gesteinskomplex komplett "durchstrahlt", d. h. durchströmt, werden kann. Um eine "Schattenbildung" eines niederohmigen Störkörpers erfassen zu können, wird eine Stromelektrode (nicht dargestellt) an einer Stelle der Erdoberfläche fixiert und eine weitere Stromelektrode (nicht dargestellt) wird in weiter Entfernung von der Meßstelle im Erdboden angebracht. Zur Messung werden zunächst die Potentialelektroden entlang der Strecke des Bohrloches bewegt, was durch mechanische Bewegung des Meßstranges erfolgen kann. Einfacher ist jedoch die Verwendung von unterschiedlichen Elektroden des Meßstranges. Wenn sich eine "Schattenbildung" abzeichnet, so muß zur Abgrenzung der Umrisse des Störkörpers die Messung von mehreren Stromelektrodenpositionen aus wiederholt werden. Im Anschluß kann die Stromelektrode an eine andere Stelle versetzt werden oder, wenn für die Stromelektroden ebenfalls ein Meßstrang eingesetzt wird, wird die danebenliegende Stromelektrode aktiviert und die Messung wird wiederholt.So-called geoelectric tomography can be carried out for an even more precise exploration of the tunnel route (cf. claim 12). For this purpose, as shown in FIG. 3, a measuring string 18 is introduced into the horizontal borehole 12 of the pilot bore, a large number of electrodes being arranged on the measuring string at regular intervals. The connecting lines of the individual electrodes of the measuring line are led to one end of the measuring line. The electrodes 20 (M₁, N₁, M₂, N₂ or M _n , N _n ) are chosen so that the rock complex to be examined can be completely "irradiated", that is to say through which it flows. In order to be able to detect a "shadow formation" of a low-resistance interference body, a current electrode (not shown) is fixed at one point on the surface of the earth and a further current electrode (not shown) is attached to the ground at a distance from the measuring point. For the measurement, the potential electrodes are first moved along the distance of the borehole, which can be done by mechanical movement of the measuring string. However, the use of different electrodes of the measuring string is simpler. If a "shadow formation" appears, the measurement must be repeated from several current electrode positions to delimit the contours of the interfering body. The current electrode can then be moved to another location or, if a measuring string is also used for the current electrodes, the adjacent current electrode is activated and the measurement is repeated.

Es können auch Stromelektroden und Spannungselektroden vertauscht sein, d. h. die Elektroden innerhalb des Bohrloches werden als Stromelektroden eingesetzt, wohingegen die an der Erdoberfläche befindlichen Elektroden als Potentialelektroden herangezogen werden.It can also use current electrodes and voltage electrodes be reversed, d. H. the electrodes inside the borehole are used as current electrodes, whereas those on the Electrodes located on the earth's surface as potential electrodes be used.

Die oben beschriebene geoelektrische Tomographie eignet sich hervorragend zur Lokalisierung von Auflockerungszonen und tektonischen Störungen, zur Ortung von Wasserwegigkeiten und Wassereinschlüssen, und es kann zwischen parallel verlaufenden Bohrlöchern eine Inventur von vorhandenen Strecken auf nieder- oder hochohmige Bereiche untersucht werden.The geoelectric tomography described above is suitable excellent for localization of loosening zones and tectonic disturbances, for locating waterways and Water inclusions, and there can be between parallel trending drill holes an inventory of existing Routes examined on low or high-resistance areas will.

Der in Fig. 3 nur schematisch dargestellte Meßstrang 18 weist eine Vielzahl von ringförmigen Elektroden 20 auf, die an dem Meßstrang unter einem jeweils gleichen Abstand von 100 cm angeordnet sind. Die ringförmigen Elektroden 20 sind in einen Kunststoffschlauch so eingearbeitet, daß der ringförmige Außenumfang der metallenen Elektroden 20 frei bleibt. Die Anschlußleitungen für die jeweiligen Elektroden 20 verlaufen innerhalb des Kunststoffschlauches und sind abgeschirmt. Insgesamt ist der Meßstrang flexibel und läßt sich problemlos auf eine Kabeltrommel aufwickeln.The measuring strand 18 shown only schematically in FIG. 3 has a plurality of ring-shaped electrodes 20 which are arranged on the measuring strand at an equal distance of 100 cm each. The ring-shaped electrodes 20 are worked into a plastic tube in such a way that the ring-shaped outer circumference of the metal electrodes 20 remains free. The connecting lines for the respective electrodes 20 run inside the plastic tube and are shielded. Overall, the measuring string is flexible and can easily be wound up on a cable drum.

Innerhalb des Meßstranges 18 verlaufen zwei Spannungsleitungen, die einen Spannungsbus bilden, zwei Stromleitungen, die einen Strombus bilden, sowie eine zweipolige Signalleitung. Ferner ist zur Spannungsversorgung eine Leitung vorgesehen.Two voltage lines, which form a voltage bus, two current lines, which form a current bus, and a two-pole signal line run within the measuring line 18 . A line is also provided for the voltage supply.

Der Meßstrang weist in seinem Inneren eine Schalteinrichtung auf, die einen Umschalter enthält, der die Elektrode 20 wahlweise mit den Anschlußleitungen des Strombusses und des Spannungsbusses verbindet. Bei Aktivierung der Schalteinrichtung über eine am Ende des Meßstranges 18 angeordnete Anschlußvorrichtung (nicht dargestellt), kann die Elektrode 20 auf jede Anschlußleitung geschaltet werden. Die Schalteinrichtung ist an die Versorgungsspannung angeschlossen und wird über die Signalleitung aktiviert. Das Ansprechen der Schalteinrichtung erfolgt über eine digitale Adresse, wobei über einen vorgesehenen Digitalcode eingestellt werden kann, auf welchen Bus die zugeordnete Elektrode 20 geschaltet werden soll. Selbstverständlich ist jeder Elektrode 20 eine Schalteinrichtung zugeordnet. Die Schalteinrichtung besteht aus einem kleinen elektronischen Schaltkreis und ist innerhalb des Meßstranges aufgenommen.The measuring string has in its interior a switching device which contains a changeover switch which connects the electrode 20 optionally to the connecting lines of the current bus and the voltage bus. When the switching device is activated via a connection device (not shown) arranged at the end of the measuring line 18 , the electrode 20 can be connected to each connection line. The switching device is connected to the supply voltage and is activated via the signal line. The switching device is addressed via a digital address, it being possible to use a digital code provided to set the bus to which the associated electrode 20 is to be switched. Of course, a switching device is assigned to each electrode 20 . The switching device consists of a small electronic circuit and is accommodated within the measuring line.

Zur erhöhten Sicherheit kann die Schalteinrichtung an jeder Elektrode auch doppelt vorgesehen sein. Da die Kosten einer derartigen Schalteinrichtung gering sind, ist eine solche Ausführungsform besonders vorteilhaft, da bei Ausfall einer Schalteinrichtung der Meßstrang nicht funktionslos ist, sondern die jeweilige Elektrode durch die zweite vorgesehene Schalteinrichtung, die eine andere Adresse aufweist, angesprochen werden kann.The switchgear can be attached to everyone for increased safety Electrode can also be provided twice. Because the cost of one such switching device are small, is such Embodiment particularly advantageous because if one Switching device the measuring string is not inoperative, but the respective electrode by the second provided Switching device that has a different address, can be addressed.

Ein nicht dargestelltes Meßsystem weist eine Stromquelle sowie ein Spannungsmeßgerät auf, die in einem Computer integriert sind. Eine Anschlußvorrichtung ist an einem Ende des Meßstranges mit dessen Anschlußleitungen verbunden, so daß die Stromquelle und das Spannungsmeßgerät mit mindestens vier beliebigen Elektroden des Meßstranges verschaltbar sind. Der Zugriff auf die jeweiligen gewünschten Elektroden kann programmgesteuert erfolgen, wobei beliebige Meßprogramme, d. h. Elektrodenabstände gewählt werden können.A measuring system, not shown, has a current source as well as a voltmeter on a computer are integrated. A connector is at one end of the measuring string connected to its connecting lines, so that the current source and the voltage measuring device with at least any four electrodes of the measuring string can be connected. You can access the electrodes you want program-controlled, any measurement programs, d. H. Electrode distances can be selected.

Zur Durchführung der geoelektrischen Tomographie kann die Anschlußvorrichtung mit den Anschlußleitungen eines zweiten Meßstranges verbunden werden, der an der Erdoberfläche liegt, wobei die Elektroden mit Hilfe der vorgesehenen Adapter in das Erdreich eingesteckt sind. Durch eine derartige Anordnung läßt sich die gesamte bergartige Formation komplett durchmessen, wobei aufgrund der großen Variationsmöglichkeiten geologische Profile mit einer bislang noch nicht dagewesenen Informationsdichte aufgenommen werden können. Hierbei können beliebige Schnitte durch die bergartige Formation vorgenommen werden.To perform geoelectric tomography, the Connection device with the connecting lines of a second Measuring strand connected to the surface of the earth, the electrodes using the provided adapter in the soil is plugged in. With such an arrangement the entire mountain-like formation can be completed measure, due to the large Possibilities of variation geological profiles with a so far unprecedented density of information can. Any cuts through the mountainous formation can be made.

Ein Einsatz des Meßstranges in einem horizontalen Bohrloch erhöht im Gegensatz zu den klassischen Bohrlochsonden die Investigationstiefe erheblich. Diese kann in Abhängigkeit von der Bohrlochlänge und der Länge des Elektrodenmeßstranges ca. 10 m betragen, was die bisherigen Eindringtiefen bei weitem übersteigt. Gleichzeitig kann der Elektrodenmeßstrang auch für die oben beschriebene geoelektrische Tomographie als Sender und auch als Empfänger eingesetzt werden. Hierdurch ist der komplette Gebirgskörper mit einer noch nicht dagewesenen Auflösung und Informationsdichte zu erfassen.Use of the measuring string in a horizontal borehole increases the in contrast to the classic borehole probes Depth of investigation considerably. This can depend on the drill hole length and the length of the electrode measuring string approx. 10 m, which is the previous penetration depth by far exceeds. At the same time, the electrode measuring string can also for the geoelectric tomography described above as Sender and can also be used as a receiver. Hereby is the complete mountain body with one not yet existing resolution and density of information.

Nachdem die geplante Tunnelstrecke vollständig erkundet worden ist, kann die Tunnelauffahrung anhand der Pilotbohrung 12 erfolgen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Hierbei orientiert sich das Tunnelvortriebsgerät 22 an der Pilotbohrung 12, so daß keine aufwendige Positionsüberwachung durchgeführt werden muß. Die Pilotbohrung läßt sich beim Streckenvortrieb zur Vorfeldentwässerung heranziehen. Auch können während des Tunnelbaus Kommunikationsleitungen durch die Pilotbohrung geführt werden, die gegebenenfalls auch zu einem Einbruchsbohrloch erweitert werden kann.After the planned tunnel route has been fully explored, the tunnel can be drilled out using the pilot bore 12 , as shown in FIG. 4. Here, the tunnel boring device 22 is oriented to the pilot bore 12 , so that no complex position monitoring has to be carried out. The pilot hole can be used for apron drainage during section driving. Communication lines can also be routed through the pilot hole during tunnel construction, which can also be expanded to a burglary hole if necessary.

Claims

1. A method of exploring planned tunnel routes that are substantially horizontal, comprising the following steps:

- Preliminary exploration of the geology along the planned tunnel route in preparation for pilot drilling;
- Creation of a continuous pilot bore with a drill head that can be steered in the course of the bore along the planned tunnel route;
- sampling from the pilot well; and
- geophysical borehole exploration.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pilot bore essentially along the center line the planned tunnel route is created.

3. The method according to claim 1, characterized in that when creating the pilot hole Drill progress parameters are recorded that then be used to explore the borehole.

4. The method according to claim 3, characterized in that one or more of the following Drill progress parameters for borehole exploration are used: drilling pressure, Driving speed, abrasion of the drill head.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when taking samples from the mud reflux Pilot drilling samples are taken.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when taking samples, starting from the im essential horizontal pilot hole, lateral Test bores are carried out.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that preliminary exploration by deep geophysical sounding done from the surface.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the borehole for the temporary installation of Voltage measuring devices is used.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that downhole hydrogeological surveys, for example pH or conductivity measurements be made, and that this is continuous or water samples are taken in sections.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the borehole is examined using video cameras.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the borehole by means of a filter string to a drainage or is expanded into a horizontal well.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the borehole for vibration measurements during the Jacking is used.

13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that dead end holes from the borehole be made.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that geophysical probes during borehole exploration the borehole be drawn.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the following steps are carried out during borehole exploration:

a) inserting an electrode measuring string with at least six electrodes which are arranged on the measuring string at equal mutual distances and with a plurality of electrical connecting leads which lead to the electrodes from at least one end of the measuring string into the borehole;
b) passing a current through two electrodes;
c) measuring the voltage between two other electrodes; and
d) repeating steps b) and c) with electrodes each offset within the borehole.

16. The method according to claim 15, characterized in that the electrodes in process step d) by moving of the measuring string.

17. The method according to claim 15, characterized in that using the electrodes in step d) of the process other electrodes of the measuring string.

18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the following steps are carried out during borehole exploration:

A) inserting at least two potential electrodes into the borehole;
B) passing a current through two current electrodes attached to the surface of the earth;
C) measuring the voltage between the two potential electrodes; and
D) Repeat steps B) and C) with electrodes each offset within the borehole.

19. The method according to claim 18, characterized in that in the method step A) with an electrode measuring strand at least six electrodes attached to the measuring string are arranged at equal mutual distances and with several electrical connection lines by at least one end of the measuring strand to the electrodes lead into the borehole.

20. The method according to claim 19, characterized in that the electrodes in the process step D) by moving of the measuring string.

21. The method according to claim 19, characterized in that using the electrodes in process step D) other electrodes of the measuring string.

22. The method according to any one of the preceding claims 18 to 21, characterized in that following the process step D) as another Process step E), process step D) is repeated after at least one of the current electrodes on the Earth's surface has been moved.

23. The method according to any one of the preceding claims 18 to 22, characterized in that an electrode as at least one of the current electrodes another measuring string is used.

24. The method according to claim 22 and 23, characterized in that the transfer in process step E) by using other electrodes of the measuring string.

25. A method of driving a tunnel, comprising the following steps:

Exploring the planned tunnel route according to a method according to one of the preceding claims 1 to 24;
- Driving up the tunnel route with the orientation of the advance at the pilot hole.

26. The method according to claim 25, characterized in that the pilot well at the same time for apron drainage is used.

27. The method according to claim 25 or 26, characterized in that the pilot well during tunnel construction for Communication lines is used.

28. The method according to at least one of claims 25 to 27, characterized in that the pilot hole expanded to a burglary hole becomes.

29. The method according to at least one of claims 25 to 28, characterized in that the pilot hole for moving weather and thus for Local dust dedusting or for incoming weather is used.

30. The method according to at least one of claims 25 to 29, characterized in that the pilot well as a rescue supply well Full incasions (crime events) for the Face area is used.

31. The method according to at least one of the preceding Expectations, characterized in that the pilot hole for rod guidance for Expanding holes, e.g. B. after the raise drilling process, is being used.