一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法技术

本发明专利技术公开了一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法，包括以下步骤：1)对待施工深埋长隧洞进行地质勘察，获取隧洞及其附近围岩的地层岩性、断层、岩体溶蚀风化在内的地质信息；2)根据地质勘察获取信息，初步判断需进行超前预报地质缺陷位置，并结合TBM掘进机长度、掘进机正常掘进速度、定向钻机钻进速度，确定超前钻孔布置位置；3)在距需进行超前预报地质缺陷位置后方水平距离L位置处边墙处开挖小型定向钻机作业耳洞；4)按照岩渣采集研判、钻探观测、孔内录像、孔内测试顺序进行分析，预报地质缺陷及危害程度。本发明专利技术方法在基本不影响TBM施工效率条件下，对地质灾害类型、危害程度进行较准确预报。危害程度进行较准确预报。危害程度进行较准确预报。

【技术实现步骤摘要】
一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法


[0001]本专利技术涉及隧洞施工技术，尤其涉及一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法。

技术介绍

[0002]由于地质条件客观上的复杂多变性，目前在施工前完全查明工程岩体的状态、特性，准确判断隧洞施工中可能发生地质灾害的位置、性质和规模十分困难。对于深埋长隧洞，其通常面临涌水突泥问题、高外水压力问题、硬岩岩爆、软岩变形问题等问题，施工人员和设备安全风险巨大，在隧洞施工过程中，进行超前地质预报，不断深化对掌子面前方地质条件的认知，是确保施工快速、安全的关键性因素之一。
[0003]常规超前地质预报，主要是基于地质条件的地质分析，结合地震法、电磁法等物探方法及结合常规超前钻探进行。对于深埋长隧洞，深部地质条件变化较大，地质分析具有局限性；物探测试具有多解性及不确定性，在TBM施工条件下，受TBM空间及自身电磁系统影响，物探测试实用性受到多种限制；超过超前钻探其探测深度较小，一般在30
‑
50m，且需TBM停机进行作业。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法，包括以下步骤：
[0007]1)对待施工深埋长隧洞进行地质勘察，获取隧洞及其附近围岩的地层岩性、断层、岩体溶蚀风化在内的地质信息；
[0008]2)根据地质勘察获取信息，初步判断需进行超前预报地质缺陷位置，并结合TBM掘进机长度L1、掘进机正常掘进速度V
机
、定向钻机钻进速度V
钻
，确定超前钻孔布置位置，根据超前钻孔布置位置在隧洞洞壁开挖形成作业耳洞，在耳洞内布置定向钻机；；
[0009]前钻孔布置位置确定方式如下：
[0010]2.1)若设定定向钻钻进方向平行于TBM掘进方向；
[0011]设定TBM机长为L1；超前平行钻孔施工期，TBM同期掘进长度L2＝V
机
*t；
[0012]由于施工安全需要及前期初步判断地质缺陷的位置误差，地质缺陷超前预报安全距离为L3；
[0013]超前平行导孔同时间内钻进距离L1+L2+L3＝V
钻
*t；则：
[0014]超前钻孔作业时间：t＝(L1+L3)/(V
钻
‑
V
机
)
[0015]超前钻机布置位置：L＝(L1+L3)*V
钻
/(V
钻
‑
V
机
)
[0016]2.2)若设定定向钻钻进方向与TBM掘进方向呈夹角α：
[0017]设定TBM机长为L1；超前平行钻孔施工期，TBM同期掘进长度L2＝V
机
*t；由于施工安
全需要及前期初步判断地质缺陷的位置误差，设地质缺陷超前预报安全距离为L3；超前平行导孔同时间内钻进深度在TBM方向上投影距离L1+L2+L3＝V
钻
*t*cosα；则：
[0018]超前钻孔作业时间：t＝(L1+L3)/(V
钻*
cosα
‑
V
机
)
[0019]超前钻机位置：L＝(L1+L3)*V
钻
*cosα/(V
钻
*cosα
‑
V
机
)
[0020]3)在距需进行超前预报地质缺陷位置后方水平距离L位置处边墙处开挖小型定向钻机作业耳洞，作业耳洞尽量贴近TBM机尾部布置；作业耳洞安装定向钻作业规定尺寸开挖；
[0021]4)按照岩渣采集研判、钻探观测、孔内录像、孔内测试顺序进行分析，预报地质缺陷及危害程度；
[0022]4.1)岩渣研判利用定向钻机自带出渣装置所带出岩渣进行，包括岩渣的岩性特征、溶蚀风化特征、岩渣级配特征；
[0023]4.2)钻探观测为对钻孔出水特征进行观测，包括涌水深度位置、涌水水量、涌水水压；
[0024]4.3)基于岩渣判断、钻探观测的结果，对需进行孔内录像洞段，利用钻杆搭载孔内摄像仪器，进行孔内录像；
[0025]4.4)对需要进行岩体力学性质测试段，将孔内所有钻具完全起出，更换为取芯钻具,下钻进行取芯钻进，取芯完成后，再次取出孔内所有钻具至地表，更换为全面导向钻头,继续导向钻进，实现间隔取芯，对取出岩芯进行室内力学性质试验；
[0026]4.5)对需要进行地应力、透水性，提钻安装压水设备，进行水力压裂试验，测量孔段地应力及岩体透水性特征。对需进行放射性或地温孔段，提钻安装无电缆存储式测井仪器，钻孔围岩的放射性、孔温等参数进行检测。
[0027]本专利技术产生的有益效果是：
[0028]本专利技术使用小型定向钻机实现超前地质预报，突破常规地质分析
→
物探测试
→
超前钻探方法导致预报过程中不确定性大、影响TBM施工效率、超前预报距离较小等局限性，实现TBM并行条件下超前超深预报，在基本不影响TBM施工效率条件下，对地质灾害类型、危害程度进行较准确预报，为TBM施工条件下对地质灾害的预处理过程预留时间。
附图说明
[0029]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0030]图1是本专利技术实施例的深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报装置布置示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例的定向钻机钻机方向与TBM掘进方向呈夹角α时布置预测示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例的施工耳洞布置横断面示意图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0034]如图1所示，本方法包括一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报装置，包括作业耳洞3，小型定向钻机4，小型定向钻机布置于作业耳洞内，作业耳洞位于TBM掘进机后主洞边墙内。
[0035]一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法，包括以下步骤：
[0036]1)对待施工深埋长隧洞进行地质勘察，获取隧洞及其附近围岩的地层岩性、断层、岩体溶蚀风化在内的地质信息；
[0037]2)根据地质勘察获取信息，初步判断需进行超前预报地质缺陷位置，并结合TBM掘进机长度L1、掘进机正常掘进速度V
机
、定向钻机钻进速度V
钻
，确定超前钻孔布置位置；
[0038]前钻孔布置位置确定方式如下：
[0039]2.1)若设定定向钻钻进方向平行于TBM掘进方向；
[0040]设定TBM机长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深埋长隧洞TBM施工条件下并行超前超深地质预报方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对待施工深埋长隧洞进行地质勘察，获取隧洞及其附近围岩的地层岩性、断层、岩体溶蚀风化在内的地质信息；2)根据地质勘察获取信息，初步判断需进行超前预报地质缺陷位置，并结合TBM掘进机长度L1、掘进机正常掘进速度V
机
、定向钻机钻进速度V
钻
，确定超前钻孔布置位置，根据超前钻孔布置位置在隧洞洞壁开挖形成作业耳洞，在耳洞内布置定向钻机；；前钻孔布置位置确定方式如下：2.1)若设定定向钻钻进方向平行于TBM掘进方向；设定TBM机长为L1；超前平行钻孔施工期，TBM同期掘进长度L2＝V
机
*t；由于施工安全需要及前期初步判断地质缺陷的位置误差，地质缺陷超前预报安全距离为L3；超前平行导孔同时间内钻进距离L1+L2+L3＝V
钻
*t；则：超前钻孔作业时间：t＝(L1+L3)/(V
钻
‑
V
机
)超前钻机布置位置：L＝(L1+L3)*V
钻
/(V
钻
‑
V
机
)2.2)若设定定向钻钻进方向与TBM掘进方向呈夹角α：设定TBM机长为L1；超前平行钻孔施工期，TBM同期掘进长度L2＝V
机
*t；由于施工安全需要及前期初步判断地质缺陷的位置误差，设地质缺陷超前预报安全距离为L3；超前平行导孔同时间内钻进深度在TBM方向上投影距离L1+L2+L3＝V
钻
*t*c...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉亮，李会中，许琦，向家菠，贾建红，朱信波，李坤，张熊，刘志强，叶健，张广厦，
申请(专利权)人：长江三峡勘测研究院有限公司武汉，
类型：发明
国别省市：