黄土地层隧道塌方状态的探测方法及塌方后的处治方法技术

本申请实施例提供一种黄土地层隧道塌方状态的探测方法及塌方后的处治方法，通过先确定溃口参考位置，再根据溃口参考位置采用钻具钻设探测孔，由于钻具在钻进过程中，钻具在探测孔内对未塌方的坚实土体进行钻进的钻进速度、钻具在探测孔内对发生塌方的松散土体进行钻进的钻进速度以及钻具在探测孔内对空腔进行钻进的钻进速度三者之间会有差别，因此根据钻具在探测孔内的钻进速度能够识别黄土地层中的塌方范围和空腔，进而为后续的塌方处治提供依据，使得隧道塌方的处治更具有针对性处治效果更好。

【技术实现步骤摘要】
黄土地层隧道塌方状态的探测方法及塌方后的处治方法
本申请涉及隧道
，尤其涉及一种黄土地层隧道塌方状态的探测方法及塌方后的处治方法。
技术介绍
黄土地层干燥情况下具有较好的自稳能力，在隧道开挖过程中常采用台阶法进行施工。但黄土地层常具有各向节理，有的地层中分布有陷穴或土洞，在隧道施工过程中如果支护不及时，特别是在地下水的作用下，容易发生塌方甚至冒顶。在隧道埋深较深且地下水位较深的情况下，一般会在水位线上方形成自然拱。现有的处理方法大多数情况下能够使隧道顺利开挖，但不能对隧道拱顶上方的空洞及塌方范围进行有效探查，也就没法针对空洞和塌方范围进行加固，对后期隧道的使用存在安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种黄土地层隧道塌方状态的探测方法及塌方后的处治方法，以对黄土地层的塌方范围和/或黄土地层中的空腔进行识别。为达到上述目的，本申请实施例一方面提供一种黄土地层隧道塌方状态的探测方法，包括以下步骤：确定溃口参考位置；根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔；根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别塌方范围；根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别空腔。一实施例中，根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别塌方范围的步骤包括，包括：根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度获取塌方破裂面与所述探测孔的交点；根据所述塌方破裂面与所述探测孔的交点以及所述塌方破裂面的数学模型，获取所述塌方破裂面，所述塌方破裂面围设成所述塌方范围。一实施例中，根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别空腔的步骤，包括：确定所述钻具在所述探测孔内的钻进速度达到第一预设钻进速度，将所述钻具的钻进位置作为所述空腔所在的位置。一实施例中，确定溃口参考位置的步骤和根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔的步骤之间，所述探测方法还包括：根据溃口参考位置清除部分塌方土体以形成掌子面，所述掌子面位于所述溃口参考位置朝向所述隧道出口一侧。一实施例中，根据溃口参考位置清除部分塌方土体以形成掌子面的步骤包括：将第一清理范围内的土体清出隧道，所述第一清理范围为第一预设位置至隧道出口之间的范围；沿所述隧道的延伸方向，所述第一预设位置位于所述溃口参考位置朝向所述隧道出口的一端；将第二清理范围内的土体清出隧道以形成所述掌子面，所述第二清理范围为第二预设位置至所述第一预设位置之间以及拱顶至第三预设位置之间的范围；沿所述隧道的延伸方向，所述第二预设位置位于所述第一预设位置与所述溃口参考位置之间；所述第三预设位置位于隧道底部和所述拱顶之间。一实施例中，在将第二清理范围内的土体清出隧道以形成所述掌子面的步骤和根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔的步骤之间，所述探测方法还包括：将所述第二清理范围下方的土体压实；在所述第二清理范围下方的压实的土体上构造凹槽，所述凹槽远离所述隧道出口一侧的侧面与所述掌子面相交。一实施例中，在清除部分塌方土体以形成掌子面的步骤和根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔的步骤之间，所述探测方法还包括：修整掌子面，以使所述掌子面的底部朝向所述隧道出口倾斜，所述掌子面与所述隧道的延伸方向呈预设夹角。一实施例中，在清除部分塌方土体以形成掌子面的步骤和根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔的步骤之间，所述探测方法还包括：在所述掌子面上喷射第一预设厚度的混凝土；在喷射成的第一预设厚度的混凝土上构造第二预设厚度的止浆墙。一实施例中，所述探测孔包括第一探测孔、第二探测孔、第三探测孔、第四探测孔以及第五探测孔，所述第一探测孔、所述第二探测孔、所述第三探测孔、所述第四探测孔以及所述第五探测孔均呈直线状延伸；第一探测孔、第二探测孔和第三探测孔的中心线均位于所述隧道的中心面上；所述第一探测孔和所述第二探测孔的起孔位置均位于所述隧道拱顶，沿所述隧道的延伸方向，所述第一探测孔的起孔位置位于所述第二探测孔的起孔位置朝向所述隧道出口的一侧；所述第三探测孔的起孔位置位于所述第二探测孔的下方；所述第三探测孔、第四探测孔和所述第五探测孔的起孔位置的高度相等且均位于所述止浆墙上，所述第四探测孔的起孔位置和所述第五探测孔的起孔位置关于所述第三探测孔的起孔位置对称；沿所述隧道的延伸方向，所述第一探测孔、所述第二探测孔、所述第三探测孔、所述第四探测孔以及所述第五探测孔的终孔位置到所述止浆墙朝向所述隧道出口的端面与所述隧道拱顶相交的位置均间隔第一预设距离；所述第三探测孔的终孔位置位于所述隧道拱顶的上方，所述第二探测孔、所述第四探测孔以及所述第五探测孔的终孔位置的高度相等且均位于第三探测孔的终孔位置的上方，所述第四探测孔的终孔位置和所述第五探测孔的终孔位置关于所述第二探测孔的终孔位置对称，所述第一探测孔的终孔位置位于所述第二探测孔的终孔位置的上方；沿所述隧道的横向，所述第四探测孔的起孔位置与所述第五探测孔的起孔位置之间的距离小于所述第四探测孔的终孔位置与所述第五探测孔的终孔位置之间的距离。本申请实施例第二方面提供一种黄土地层隧道塌方后的处治方法，包括以下步骤：根据上述任一种的探测方法识别所述塌方范围和所述空腔；根据所述塌方范围和所述空腔的识别结果加固隧道。一实施例中，根据所述塌方范围和所述空腔的识别结果加固隧道的步骤，包括：确定识别到所述空腔；通过与所述空腔连通的探测孔向所述空腔灌注水泥砂浆直到所述水泥砂浆从所述探测孔溢出为止。一实施例中，在通过与所述空腔连通的探测孔向所述空腔灌注水泥砂浆直到所述水泥砂浆从所述探测孔溢出为止的步骤之后，根据所述塌方范围和所述空腔的识别结果加固隧道的步骤，还包括：在隧道开挖轮廓线到与所述隧道开挖轮廓线向外间隔第二预设距离的范围内进行全断面帷幕注浆；确定所述全断面帷幕注浆的效果达到预设条件，对所述隧道施作管棚并注浆。本申请实施例的探测方法，该方法先确定溃口参考位置，再根据溃口参考位置采用钻具钻设探测孔，由于钻具在钻进过程中，钻具在探测孔内对未塌方的坚实土体进行钻进的钻进速度、钻具在探测孔内对发生塌方的松散土体进行钻进的钻进速度以及钻具在探测孔内对空腔进行钻进的钻进速度三者之间会有差别，因此根据钻具在探测孔内的钻进速度能够识别黄土地层中的塌方范围和空腔，进而为后续的塌方处治提供依据，使得隧道塌方的处治更具有针对性处治效果更好。附图说明图1为本申请一实施例中对黄土地层隧道塌方范围和空腔进行探测的示意图；图2为图1中的R向视图逆时针旋转90度得到的示意图；图3为图1中位置C-C处的截面图。附图标记说明：溃口1；第一探测孔21；第二探测孔22；第三探测孔23；第四探测孔24；第五探测孔25；塌方破裂面3；隧道末端土体4；掌子面41；第一清理范围5；第一预设位置6；隧道出口7；第二清理范围8；第二预设位置9；第三预设位置10；工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄土地层隧道塌方状态的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n确定溃口参考位置；/n根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔；/n根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别塌方范围；/n根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别空腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种黄土地层隧道塌方状态的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定溃口参考位置；
根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔；
根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别塌方范围；
根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别空腔。


2.根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别塌方范围的步骤包括，包括：
根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度获取塌方破裂面与所述探测孔的交点；
根据所述塌方破裂面与所述探测孔的交点以及所述塌方破裂面的数学模型，获取所述塌方破裂面，所述塌方破裂面围设成所述塌方范围。


3.根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，根据所述钻具在所述探测孔内的钻进速度识别空腔的步骤，包括：
确定所述钻具在所述探测孔内的钻进速度达到第一预设钻进速度，将所述钻具的钻进位置作为所述空腔所在的位置。


4.根据权利要求1～3任一项所述的探测方法，其特征在于，确定溃口参考位置的步骤和根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔的步骤之间，所述探测方法还包括：
根据溃口参考位置清除部分塌方土体以形成掌子面，所述掌子面位于所述溃口参考位置朝向所述隧道出口一侧。


5.根据权利要求4所述的探测方法，其特征在于，根据溃口参考位置清除部分塌方土体以形成掌子面的步骤包括：
将第一清理范围内的土体清出隧道，所述第一清理范围为第一预设位置至隧道出口之间的范围；沿所述隧道的延伸方向，所述第一预设位置位于所述溃口参考位置朝向所述隧道出口的一端；
将第二清理范围内的土体清出隧道以形成所述掌子面，所述第二清理范围为第二预设位置至所述第一预设位置之间以及拱顶至第三预设位置之间的范围；沿所述隧道的延伸方向，所述第二预设位置位于所述第一预设位置与所述溃口参考位置之间；所述第三预设位置位于隧道底部和所述拱顶之间。


6.根据权利要求5所述的探测方法，其特征在于，在将第二清理范围内的土体清出隧道以形成所述掌子面的步骤和根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔的步骤之间，所述探测方法还包括：
将所述第二清理范围下方的土体压实；
在所述第二清理范围下方的压实的土体上构造凹槽，所述凹槽远离所述隧道出口一侧的侧面与所述掌子面相交。


7.根据权利要求4所述的探测方法，其特征在于，在清除部分塌方土体以形成掌子面的步骤和根据所述溃口参考位置采用钻具钻设探测孔的步骤之间，所述探测方法还包括：
修整掌子面，以使所述掌子面的底部朝向所述隧道出口倾斜，所述掌子面与所述隧道的延伸方向呈预设夹角。


8.根据权利要求4所述的探测方法，其特征在于，在清除部分塌方土体以形成掌子面的步骤和...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛寨辉，陈占，陈仕奇，陈侃，房军，孟长江，李应平，仲光伟，李仕波，刘杰，高松松，
申请(专利权)人：中铁四院集团岩土工程有限责任公司，中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42