利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法，包括制作梯度电极系，制作单孔实测电阻率随孔深变化的表格、统计单孔实测电阻率平均值、绘制实测电阻率随孔深变化的曲线；计算电阻率归一化系数、制作电阻率归一化系数随孔深变化的表格、绘制电阻率归一化系数随孔深变化的曲线；按与单孔实测电阻率平均值相等的电阻率值即电阻率归一化系数为1所对应的第一个点的孔深，初步确定松弛岩体与原岩的界限，再结合地质情况分析电阻率曲线和归一化曲线的趋势即可综合确定洞室围岩的松弛厚度。具有快速、准确、相对定量之优势，可推广至不同领域洞室围岩松弛厚度、建基岩体爆破影响深度、岩体风化卸荷深度等方面的评价。面的评价。面的评价。

【技术实现步骤摘要】
利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法


[0001]本专利技术涉及水利水电工程洞室围岩稳定性的评价支护方式，具体说，是通过洞室钻孔电阻率测试，准确获取洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法。

技术介绍

[0002]通常洞室围岩松弛的特征为岩体结构松弛，松弛层之外应力集中并成为洞室的持力层，持力层之外为应力过渡带并最终过渡到原始应力状态。不同应力带其物性参数多具明显的差异，从而为物探方法确定洞室围岩松弛厚度提供了基本前提。
[0003]目前普遍采用弹性波测试的方法来评价松弛圈，当弹性波法不便实施时，缺少行之有效的评价方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法，从而快速、准确、定量确定洞室围岩松弛厚度，客观评价水利水电工程洞室围岩稳定性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法，包括以下步骤：
[0006]A.制作测试钻孔电阻率所用的梯度电极系；
[0007]B.制作单孔实测电阻率随孔深变化的表格、统计单孔实测电阻率平均值、绘制实测电阻率随孔深变化的曲线；
[0008]C.计算电阻率归一化系数、制作电阻率归一化系数随孔深变化的表格、绘制电阻率归一化系数随孔深变化的曲线；
[0009]D.按与单孔实测电阻率平均值相等的电阻率值即电阻率归一化系数为1所对应的第一个点的孔深，初步确定松弛岩体与原岩的界限，再结合地质情况分析电阻率曲线和归一化曲线的趋势即可综合确定洞室围岩的松弛厚度。
[0010]所述B中，钻孔深入原岩的深度应≥1m，且单孔不少于5个测点的电阻率值。
[0011]本专利技术的有益效果是：一种利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的新方法，具有快速、准确、相对定量之优势，可推广至不同领域洞室松弛厚度、建基岩体爆破影响深度、岩体卸荷深度等方面评价。本专利技术与弹性波法测试联合应用，可发挥多参数联合评价洞室围岩松弛厚度，进一步提高评价的准确度，又可达到一孔多用，提高钻孔的利用率。
附图说明
[0012]图1是本专利技术制备的梯度电极系。
[0013]图2是本专利技术实施例的ZK1钻孔孔深～电阻率、电阻率归一化系数曲线
[0014]图3是本专利技术实施例的ZK1～ZK4钻孔孔深～电阻率、电阻率归一化系数曲线。
[0015]图4是本专利技术实施例的ZK5～ZK10钻孔孔深～电阻率、电阻率归一化系数曲线。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]本专利技术的利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法，包括以下步骤：
[0018]A.制作测试钻孔电阻率所用的梯度电极系；
[0019]B.制作单孔实测电阻率随孔深变化的表格、统计单孔实测电阻率平均值、绘制实测电阻率随孔深变化的曲线；
[0020]C.计算电阻率归一化系数、制作电阻率归一化系数随孔深变化的表格、绘制电阻率归一化系数随孔深变化的曲线；
[0021]D.按与单孔实测电阻率平均值相等的电阻率值即电阻率归一化系数为1所对应的第一个点的孔深，初步确定松弛岩体与原岩的界限，再结合地质情况分析电阻率曲线和归一化曲线的趋势即可综合确定洞室围岩的松弛厚度。
[0022]所述B中，钻孔深入原岩的深度应≥1m，且单孔不少于5个测点的电阻率值。
[0023]如图1所示，所述步骤A中包括：制作梯度电极系:它由三个电极所组成，一个供电电极A，两个测量电极M、N，简写为A1M0.2N，表示供电电极A到测量电极M的距离为1m、测量电极MN的距离为0.2m，电极距L＝1.1m)，第四个电极B放在靠近钻孔孔口的地面。电极用铅或铜制作，电极的直径为1～3cm、电极的长度为2～4cm。
[0024]单孔实测电阻率平均值
[0025]ρ＝(ρ1+ρ2+ρ3+
…
+ρ
i
+
…
+ρ
n
)/n
…………
(1)
[0026]ρ：单孔实测电阻率平均值，Ω
·
m；
[0027]ρ
i
：单孔第i个测点的实测电阻率，Ω
·
m；
[0028]n:测点总数。
[0029]电阻率归一化系数
[0030]K
i
＝ρ
i
/ρ
…………
(2)
[0031]K
i
：第i个测点的电阻率归一化系数。
[0032]按与单孔实测电阻率平均值相等的电阻率值，即电阻率归一化系数为1所对应的第一个点的孔深h
s
，确定为松弛岩体与原岩的界限，即松弛岩体厚度为h
s
。
[0033]本专利技术引入钻孔电阻率法，就钻孔电阻率法测试围岩松弛厚度而言，是基于洞室钻孔在充满水的情况下松弛层表现为低电阻率区，持力层表现为高电阻率区，初始应力区电阻率为正常值，通过测试分析腰墙、洞底等部位一定深度岩体的电阻率变化规律即可确定围岩松弛厚度。本专利技术具有快速、准确、相对定量之优势，可推广至不同领域洞室围岩松弛确定、建基岩体爆破影响深度、岩体风化卸荷深度等方面评价。本专利技术与弹性波法测试联合应用，可发挥多参数联合评价洞室围岩松弛厚度，进一步提高评价的准确度，又可达到一孔多用，提高钻孔的利用率。
[0034]下面结合某水利水电工程洞室围岩松弛厚度测试对本专利技术作进一步说明：
⑴
工程概况
[0035]某水利水电工程地下厂房洞室布置A、B两个断面共10个钻孔的电阻率测试，以确定洞室围岩松弛厚度，单孔测试深度2.1～2.3m。
[0036]⑵
成果分析
[0037]①
图2是地下厂房A断面同种岩性ZK1钻孔孔深～电阻率、电阻率归一化系数曲线，实测孔深0.1～2.1m，实测电阻率为2573～2944Ω
·
m，实测电阻率平均值为2707Ω
·
m，对应电阻率归一化系数等于1的第一个点孔深为1.2m，确定松驰岩体与原岩的界限为1.2m，即松弛岩体厚度为1.2m。
[0038]②
图3是地下厂房A断面同种岩性ZK1～ZK4共4钻孔孔深～电阻率、电阻率归一化系数曲线，实测孔深0.1～2.1m，实测电阻率为2577～2743Ω
·
m，实测电阻率综合平均值为2654Ω
·
m，对应电阻率归一化系数等于1的第一个点孔深为1.2m，确定A断面松驰岩体与原岩的界限为1.2m，即围岩松弛厚度为1.2m。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用钻孔电阻率评价洞室同种岩性围岩松弛厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤：A.制作测试钻孔电阻率所用的梯度电极系；B.制作单孔实测电阻率随孔深变化的表格、统计单孔实测电阻率平均值、绘制实测电阻率随孔深变化的曲线；C.计算电阻率归一化系数、制作电阻率归一化系数随孔深变化的表格、绘制电阻率归一化系数随孔深变化的曲线；D.按与单孔实测电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志豪，汤克轩，王清玉，王进城，魏继祖，张恩立，胡宁，李国瑞，贾常秀，姜超，
申请(专利权)人：中水北方勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：