一种地下工程快速超前地质预报方法技术

本发明专利技术提出一种地下工程快速地质超前预报方法，能够及时有效的预测软弱层、溶洞、塌腔、破碎带等不良地质条件。本发明专利技术采取地下工程广泛使用的凿岩机进行岩屑返渣收集并编录，结合钻孔电视解译地质结构，配合地质雷达交叉检验，进行掌子面前方的15m以内的地质条件预测。本方法充分发挥了地质雷达的初步预测指导作用，利用施工期的锚杆和爆破设备进行反渣岩屑而不用钻孔取芯和钻孔电视采集地质结构的特点，进行地下工程超前施工预报，节省了时间，提高了效率，且多个步骤和方法之间相互检验，预测模型和数据不断修正，提高了地下工程施工中超前预报的准确性，为地下工程动态设计和安全施工提供了的保障。

【技术实现步骤摘要】
一种地下工程快速超前地质预报方法
本专利技术涉及一种地下工程超前地质预报方法，其涉及的领域主要为地下工程施工及地质超前预报领域。
技术介绍
对地下工程地质条件正确预测是项目稳步高效推进的关键，特别是在近现代山岩体喷发区形成的互层岩体以及喀斯特岩溶广泛发育地区，地质条件复杂，规律性差，地质条件很难查明，因此对地下工程的长期预测，以保证洞室稳定和施工安全，超前地质预报是不可缺少的环节。目前常用的地下洞室超前预测方法主要是物探手段和钻探取芯手段。物探手段一般包括TSP、地质雷达、剪切波速等，预测地质信息的准确度主要取决于工程人员的解译水平，预测地质条件的准确性较波动；而钻探取芯需要时间长、对于较大洞室施工，钻孔的数量较多，预测地质条件的准确度较高，但是费用较高，经济性差，时间周期长。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于提供一种地下工程快速超前地质预报方法，能及时有效地预测软弱层、溶洞、塌腔、破碎带等不良地质条件，以减少突发的地质条件揭露导致施工风险，为保障施工安全，保证施工进度，降低施工成本，提高预测效率。本专利技术采用的方案是：一种地下工程快速超前地质预报方法，其特征在于：地下工程广泛使用的凿岩机进行返渣岩屑收集编录，结合钻孔电视解翻地质结构，配合地质雷达交叉检验，进行掌子面前方的15m以内的地质条件预测；步骤1，广泛搜集工程区的地质资料，进行基本地质分析，宏观把握工程的基本地质条件，提出初步地质建议，指导地下工程初步的开挖和支护；步骤2，进行最新开挖循环地质编录，采集岩性、节理裂隙、断层、地下水等地质数据，绘制编录草图，进行本循环地质判定，作为超前地质预报孔的布置依据；步骤3，初次进行地质超前预报时，采用地质雷达(GPA)进行掌子面的超前预报，其测线可以采用1×1m的正交网格，进行掌子面前方10～15m的地质条件预测，主要预测空腔、溶洞等不良地质条件；步骤4，根据步骤2获得的掌子面的地质编录信息和步骤3地质雷达的初步探测结果，进行反渣岩屑孔位布置，根据地质条件的复杂程度，孔位的数量、深度和角度需要特殊布置，以尽可能准确预测地质条件；步骤5，采用顶锤式全液压钻机进行地质超前探孔钻进，并收集反渣岩屑，记录和分析岩屑特征，在钻机的钻杆上贴上量测米尺或在钻杆上铸上刻度，精度为1cm，用于精确记录钻孔深度；步骤6，采用钻孔电视对超前探孔进行孔内摄像，解译钻孔电视得到基本的地质条件，与步骤3和步骤5得出的地质信息交叉检验和补充，重点是钻孔电视可以揭露岩层完整性及典型的构造；步骤7，根据步骤1地下工程的宏观地质条件，步骤2掌子面揭露地质信息，步骤3雷达揭露的前方地质条件，步骤5反渣岩屑编录和步骤6孔内摄像，综合进行地质超前预报，提供开挖和支护建议。本专利技术进一步设置为，所述步骤2，采集的地质信息，应该综合使用RMR、Q、BQ、HC等不同的围岩分类方法进行打分判定，并且根据不同的分类方法，现场采集不同的基本地质信息。本专利技术进一步设置为，所述步骤3，地质雷达根据所预测的长度选择精度不通的设备，测线的矩形网格也可以根据地质条件的复杂程度进行加密或者稀疏。进一步的，并根据多次的地质雷达结果与实际开挖的进行对比，以修正和验证地质雷达的准确性，当准确性较差时，可以减少地质雷达的使用频率。本专利技术进一步设置为，所述步骤4，超前钻孔的布置可以结合现场爆破孔位置，一孔多用，且在爆破孔或者锚杆孔施工期间，进行地质超前探孔施工，以提高效率，减少二次进场。本专利技术进一步设置为，所述步骤5，顶锤式全液压钻机以阿特拉斯凿岩机T35为例，最大成孔直径115mm，对于钻孔电视孔，其直径应大于90mm；最大钻杆深度为大于20m；空压机的排气量大于80l/s，以提高岩屑反渣效率。本专利技术进一步设置为，所述步骤5中，通过读取钻杆上的刻度来实时对应孔口反渣岩屑所对应的深度。由于岩屑反渣存在一定的滞后性，因此按照孔深0～5m，0.2m的岩屑滞后；孔深5～10m，0.4m的岩屑滞后；孔深10～15m，0.6m的岩屑滞后修正，修正孔口反渣岩屑与钻杆上的刻度之间的对应关系，其他精确深度可采用内差。滞后深度可以根据实际揭露情况进行数据积累，不断更新修正，以求更加精确。本专利技术进一步设置为，所述步骤5，岩屑反渣收集间距可以根据岩性的复杂程度，自定义间距，一般采用1m收集1次岩屑，同一种岩性一般不能少于2组，每次岩屑可以收集100-200克，记录钻速度/深度、岩性、颜色、干湿状态、颗粒大小等关键信息。本专利技术进一步设置为，所述步骤5，岩屑反渣收集期间，可能根据现场实际的地质条件，灵活调整钻孔深度、位置和角度，调整后钻孔的位置应及时复测。本专利技术进一步设置为，所述步骤6，如果超前探孔内有水，尤其是对于垂直向下的钻孔，应采用小型潜水泵抽水，或者静置24小时以上，以便于钻孔电视采集信息。或对于岩屑以粉粒状时，应该先进行洗孔，抽水后，再进行钻孔电视。本专利技术的有益效果为：提供一种综合的，多种方法的，多个步骤的快速的超前地质预报方法，充分发挥了地质雷达的初步预测，利用施工期的锚杆和爆破设备进行钻孔反渣岩屑无需钻孔取芯(速度块)和钻孔电视采集地质结构的特点，进行地下工程开挖施工预报，节省了时间，提高了效率，且多个步骤和方法之间相互检验，预测模型和数据不断修正，提高了在地下工程施工中超前预报的准确性，为地下工程动态设计和安全施工提供了的保障和指导。附图说明图1是本专利技术快速地质超前预报流程图。图2A是反渣凿岩钻机量测设置示意图，其中，刻度采用钻杆铸造的方式设置。图2B是反渣凿岩钻机量测设置示意图，其中，刻度采用钻杆上安装刻度带的方式设置。图3为本专利技术实施例的超前探孔布置示意图。图2A和图2B中，1，钻杆；2，刻度；3，刻度带；4，钻臂；5，辅臂。具体实施方式为了使本专利技术的目的、方案和优点更加清晰明确，以下结合实例和附图，对本专利技术进一步说明。实例仅仅用以解释本专利技术，但不限定本专利技术。本实施案例以某抽水蓄能电站尾水调压井为例进行说明，地质超前预报方法的流程如图1所示。该调压井洞身段直径为16.9m，顶部高程170m,底部高程290m的圆柱型，埋深约250～350m。主要结合地质雷达、反渣岩屑和钻孔电视三种方法对下部开挖地质体进行超前预报，以提高地质预报的准确性和施工效率，针对性的对下部地质体提出护参数建议，尤其是工程量比较大的超前管棚、超前固结灌浆等措施的取舍。步骤1，洞身段岩体为近现代火山喷发形成的互层发育的玄武岩和火山碎屑岩。该岩体节理发育，并有挤压变形带和断层等构造发育，岩体质量较差，围岩类别以IV为主，局部V类。且在采用反井法开挖过程中，洞身下半段(高程-240m以下)部位溜渣孔出现了塌方，为阻止塌方继续。保持洞身稳定，紧急向溜渣回填灌浆，根据灌浆量估算了塌方区方量为2000～2500m3。步骤2，进行最新开挖循环(开挖高程至-230m)的地质编录，主要揭露岩性为致密玄武岩、角砾岩、水泥结石与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下工程快速地质超前预报方法，其特征在于：地下工程广泛使用的凿岩机进行岩屑返渣收集并编录，结合钻孔电视解译地质结构，配合地质雷达交叉检验，进行掌子面前方的15m以内的地质条件预测，所述方法包括以下步骤：/n步骤1，广泛搜集工程区的地质资料，进行基本地质分析，宏观把握工程的基本地质条件；/n步骤2，进行最新开挖循环地质编录，采集基本数据，绘制编录草图，作为超前地质预报探孔的布置依据；/n步骤3，在初次进行地质超前预报时，采用地质雷达进行掌子面前方10～15m的地质条件预测，预测不良地质条件，包括空腔、溶洞；/n步骤4，根据步骤2获得的掌子面的地质编录信息和步骤3地质雷达的初步地质预测，进行超前探孔布置，以尽可能准确预测地质条件；/n步骤5，采用顶锤式全液压钻机进行地质超前探孔钻进，收集反渣岩屑，记录和分析岩屑特征，在钻机钻杆上设置长度刻度；/n步骤6，采用钻孔电视进行孔内摄像，解译钻孔电视得到基本的地质条件，与地质雷达和反渣岩屑的地质信息交叉检验和补充；/n步骤7，根据步骤1的宏观地质条件、步骤2获得的掌子面地质信息，步骤3的地质雷达探测结果、步骤5获得的反渣岩屑信息和步骤6的孔内摄像解译，综合进行地质超前预报，提供开挖和支护建议。/n...

【技术特征摘要】
1.一种地下工程快速地质超前预报方法，其特征在于：地下工程广泛使用的凿岩机进行岩屑返渣收集并编录，结合钻孔电视解译地质结构，配合地质雷达交叉检验，进行掌子面前方的15m以内的地质条件预测，所述方法包括以下步骤：
步骤1，广泛搜集工程区的地质资料，进行基本地质分析，宏观把握工程的基本地质条件；
步骤2，进行最新开挖循环地质编录，采集基本数据，绘制编录草图，作为超前地质预报探孔的布置依据；
步骤3，在初次进行地质超前预报时，采用地质雷达进行掌子面前方10～15m的地质条件预测，预测不良地质条件，包括空腔、溶洞；
步骤4，根据步骤2获得的掌子面的地质编录信息和步骤3地质雷达的初步地质预测，进行超前探孔布置，以尽可能准确预测地质条件；
步骤5，采用顶锤式全液压钻机进行地质超前探孔钻进，收集反渣岩屑，记录和分析岩屑特征，在钻机钻杆上设置长度刻度；
步骤6，采用钻孔电视进行孔内摄像，解译钻孔电视得到基本的地质条件，与地质雷达和反渣岩屑的地质信息交叉检验和补充；
步骤7，根据步骤1的宏观地质条件、步骤2获得的掌子面地质信息，步骤3的地质雷达探测结果、步骤5获得的反渣岩屑信息和步骤6的孔内摄像解译，综合进行地质超前预报，提供开挖和支护建议。


2.根据权利要求1所述的一种地下工程快速地质超前预报方法，其特征在于：步骤2的地质编录的地质特征包含地层岩性、地质构造、节理裂隙、地下水。


3.根据权利要求1所述的一种地下工程快速地质超前预报方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：许小路，倪卫达，廖卓，程万强，郭如杰，薛守中，
申请(专利权)人：浙江华东建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33