理论教育 补充地质勘察与成果分析优化

补充地质勘察与成果分析优化

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:引水隧洞灰岩段补充勘察任务确定后,及时组织地质、钻探、物探等专业人员进场开展工作。在引水隧洞灰岩洞段间隔一定距离布置钻孔、声波测试、压水试验等对隧洞围岩质量、岩体完整性、岩体透水性等进行检查。补充勘察,共完成勘探取芯孔1068.72m/112孔,声波测试勘探孔443.45m/44孔,压水试验220试段。

补充地质勘察与成果分析优化

引水隧洞灰岩段补充勘察任务确定后,及时组织地质、钻探、物探等专业人员进场开展工作。

通过已有资料分析,结合专家咨询意见,补勘重点开展以下勘探工作:

(1)通过地质调查,查明引水隧洞K7+300~K13+806洞段的渗滴水情况及支护破坏情况。

(2)通过地质雷达探测引水隧洞灰岩洞段顶拱、边墙及底板0~12m范围内的岩溶发育情况。

(3)在引水隧洞灰岩洞段间隔一定距离布置钻孔、声波测试、压水试验等对隧洞围岩质量、岩体完整性、岩体透水性等进行检查。

通过以上勘探资料综合分析,为设计引水隧洞支护处理提出合理的建议。

9.3.4.1 补充地质调查

(1)隧洞出水点调查。在重新校准引水隧洞桩号的基础上,对引水隧洞K7+300~K13+806洞段出水情况进行详细统计,系统收集各出水点位置、出水流量、水流类型、出流结构面等资料,为引水隧洞灰岩段渗漏分析评价提供依据资料。

从统计成果看出,较集中的出水点分布在K7+470~K9+380洞段,该洞段为阳新组灰岩分布洞段,地下水活动总体较强,其地下水出流方式有浸水、渗水、滴水、线状滴水、流水、线状流水、股状流水等。

其中,相对富水且存在较集中的出水点的洞段桩号如下:K7+470、K7+500、K7+580、K7+800、K7+880、K7+929、K7+942、K7+950、K7+953、K7+970~K8+010、K8+040、K8+080、K8+120、K8+180、K8+225、K8+320、K8+375~+390、K8+505、K9+361~+380等处,单点出水量0.1~5L/s不等,建议采用封闭处理。

同时,从引水隧洞8+853溶洞底部发育地下暗河,水流声音较大,推测其流量大于50L/s。由于该段岩溶发育,地下水活跃,建议结合衬砌加固和回填,采用可靠的措施予以处理。

(2)隧洞支护破坏情况调查。在进行出水点统计的同时,对引水隧洞K7+300~K13+806洞段顶拱、边墙及底板的变形破坏情况进行详细统计,系统收集各洞段变形破坏特性、规模等资料,为引水隧洞灰岩段加固处理提供依据资料。

从现场调查看,引水隧洞区支护变形破坏类型主要包括网状裂纹、细长裂缝、混凝土麻面、喷混凝土被击穿、混凝土开裂、混凝土衬砌破坏、钢筋外露、底板开裂、底板错台等,其中,变形破坏相对较严重的洞段集中在K8+000~+860洞段,该洞段的衬砌破坏与该洞段岩溶非常发育有密切关系。

9.3.4.2 钻探取芯及压水试验检查

(1)钻孔取芯及压水试验。为了解引水隧洞K7+440~K12+785湿喷洞段左右边墙及底板围岩的岩体质量、岩体完整性、岩体透水性及岩溶发育情况等,根据设计要求在引水隧洞灰岩段间隔一定距离布置钻探取芯及压水试验孔进行围岩质量检查。

设计布置勘探取芯孔117个(一般以逆时针从左边墙、底板、右边墙分别编号为K1~K3)、压水试验234段,最终实施取芯孔112个,压水试验220段。其中,K12+210~+785洞段由于断层发育,隧洞开挖时岩体破碎,地质条件差,围岩稳定性极差,时有塌方现象发生,施工时采用管棚通过,故补勘在钻探过程中发现左右侧边墙垮孔严重,时有卡钻现象,岩芯极破碎,呈粉砂状及少量碎块状,底板钻孔揭露下部主要为粉砂状及碎块状松散体,成孔难度极大,为此,经参建各方会商,取消此桩号段钻孔取芯检查。

同时,为了解围岩岩体质量,在设计钻探取芯的基础上,又在K7+440~+460、K7+570~+590、K7+830~+850、K11+270~+290洞段布置了44个勘探孔,兼作声波测试孔。

(2)钻孔取芯及压水试验成果分析。补充勘察,共完成勘探取芯孔1068.72m/112孔,声波测试勘探孔443.45m/44孔,压水试验220试段。

从钻孔取芯情况看,K7+440~K8+185洞段围岩完整性总体较差,岩芯总体较破碎;K8+268~K11+680洞段围岩完整性总体较好,岩芯总体较完整;K11+710~K12+785洞段围岩完整性差,岩芯极破碎。钻孔过程中明显漏水或不返水的孔有5个,占总孔数的4.5%。

从压水试验成果看,220段压水试验中,第一试段共112段,第二试段共108段。其中第一试段小于3Lu的有29段,占26%;3~10Lu的为35段,占31%;10~100Lu的有36段,占32%;大于100Lu的有12段,占11%;不能正常升压到1.0MPa的孔有41个,占第一试段总数的37%。第二试段小于3Lu的有49段,占45%;3~10Lu的为23段,占21%;10~100Lu的有32段,占30%;大于100 Lu的有4段,占4%;不能正常升压到1.0 MPa的孔有27个,占第二试段总数的25%。总体来看,引水隧洞K7+440~K12+785洞段围岩呈中等透水至强透水的试段近一半,可见该洞段围岩总体透水率较高。

9.3.4.3 物探测试及成果分析

(1)地质雷达测试及成果分析。

1)探测方法。本次探测主要采用表面地质雷达探测,具体探测方法:①对已采取喷锚支护的洞段主要采用低频天线(100MHz)探测0~12m深部范围内岩溶发育情况,在此基础上,根据现场初步测试结果视情况采取加密测线或更换天线进行详细探测;②对第一期处理洞段上下边界50m延伸段主要采用低频天线进行岩溶发育情况探测,如果在现场测试时发现有异常情况,再继续延长50m洞长探测,依此类推。

2)测线布置。分别在所探测洞段左右边墙距底板1.0m处、左右起拱部位、顶拱中轴线、底板中轴线左右各1m平行布置测线,共布置7条测线。测试过程中采用点测法,点距0.2m。

3)探测方法技术。

①现场测试要求如下:

(a)表面雷达测试采用美国产的SIR-3000地质雷达,根据探测距离合理选择雷达天线,以保证有效探测距离满足要求。

(b)仪器设备的信号增益控制具有指数增益功能,模数转换大于16bit,具有32次以上信号叠加功能,连续测量时,扫描速率大于每秒128次。

(c)通过试验选择合适的仪器参数,采样率宜选用天线中心频率的6~10倍。

(d)支撑天线的器材应选用绝缘材料,天线操作人员不应佩带金属物件。(www.daowen.com)

(e)测试过程中,天线应紧贴岩壁,水平测线高度基本一致,垂直测线应保持铅直。

(f)采用点测时,点距宜为20cm,采样时保持天线静止。

(g)采用测量轮标注时,宜每5m校对一次。

(h)现场测试时应移走或尽量避开测线附近的机械设备与金属物体、导线等。

②资料整理要求如下:

(a)由于高频雷达信号衰减且容易受到干扰,现场采集的雷达数据必须使用专用雷达处理软件,经频谱分析、滤波、增益恢复等一系列处理,提高雷达信号的信噪比,突出目标地质体信息,形成高质量的雷达图像。

(b)根据雷达图像、同相轴及波形、能量、相位等特征,识别目标地质体,并选取合适的介电常数,计算目标地质体的位置、规模及大致产状。

(c)表面雷达详查报告内容应包括:测线布置图、雷达成果图、地质推断解释图等。

(d)结合地质资料及其他物探成果进行综合分析,提交不良地质体详查报告。

4)探测方案:探测方案程序框图如图9.3.4-1所示。

5)测试工作及成果提交。成果分为现场中间成果报告和最终成果报告,现场中间成果报告在每天完成外业测试后,第二天提交测试成果,最终成果报告作为补充勘察报告的一部分与补充勘察总报告一并提交。最终成果报告做到能反映资料系统整理的全过程,内容全面,条理清楚,文字简洁,论据充分,结论明确,并同时提交与上述内容一致的电子文档。

6)地质雷达测试成果分析。雷达检测洞段共发现明显异常233个,其中较大的异常有116个,主要异常类型包括:溶蚀破碎带、层间挤压破碎带、裂隙密集带、溶蚀宽缝、溶洞等几种情况。在这些异常中,疑似发育溶缝和溶洞的有24处,其中有13处是底板及左右测线上地质雷达影像均有异常反映,此13处主要物探异常区特征如下:

图9.3.4-1 探测方案程序框图

a.K7+470~+490段洞周2~11m范围内围岩沿层面溶蚀形成溶蚀破碎带,局部发育溶洞;

b.K7+530~+550段洞周深6m以下围岩顺层面溶蚀形成溶蚀破碎带,局部溶蚀成宽缝;

c.K7+550~+566段洞周深4~12m范围内围岩溶蚀裂隙发育,岩体溶蚀破碎,局部发育溶洞并富水;

d.K7+700~+750段洞周12m范围内围岩裂隙密集发育,溶蚀破碎,且局部发育溶蚀宽缝;

e.K7+760~+780段洞周12m范围内围岩溶蚀破碎,局部发育溶蚀宽缝;

f.K7+800~+850段洞周12m范围内围岩溶蚀破碎,局部发育溶缝或小溶洞并富含裂隙水;

g.K7+862~+890段洞周2~10m范围内围岩顺层挤压破碎,沿层面局部溶蚀呈宽缝;

h.K8+350~+370段洞周12m范围内围岩层理发育,层间挤压破碎,沿层面局部溶蚀呈宽缝;

i.K8+430~+445段洞周7~12m范围内围岩层间挤压破碎,局部溶蚀成溶缝或小溶洞且含水;

j.K8+445~+462段洞周12m范围内围岩顺层挤压破碎,局部沿层面溶蚀扩大成溶缝或小溶洞;

k.K8+764~+800段洞周12m范围内围岩溶蚀破碎,局部发育溶缝或溶洞;

l.K8+860~+870段洞周4m以下围岩溶蚀破碎;

m.K9+546~+560段洞周3~12m范围内围岩溶蚀破碎,局部发育溶缝或溶洞。

从这些异常区域的分布来看,均主要分布在K7+360~K8+900桩号段相对较纯的阳新灰岩地层洞段,K9+000桩号下游除K9+546~+560右边及左底揭露两处疑似溶缝和溶洞异常外,多为层间挤压或局部溶蚀情况,未发现有较大规模的溶蚀破碎带或溶洞。

(2)声波测试成果分析。根据设计要求,对其中90个勘探取芯孔做单孔声波测试,但因部分钻孔严重垮孔,故最终仅完成了590m/64个孔的孔内声波测试;并对K7+440~+460、K7+570~+790、K7+830~+850、K11+270~+290共80m洞段进行了跨孔声波测试,因部分孔垮孔,亦仅对466.4m/26孔进行了跨孔声波测试。测试成果表明,单孔声波测试孔段及跨孔声波测试孔对代表的围岩完整性较好,隧洞爆破松动层范围一般为0~1.6m,局部达2.0m。

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