[发明专利]开挖损伤区的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开挖损伤区的测量方法，主要适用于地下工程开挖中由于应力调整而产生的损伤区的测量，特别适用于高应力作用下的硬岩环境中。

背景技术

地下工程开挖以后围岩会受到损伤，特别是现在随着社会和经济的发展，深部地下岩石工程不断增多，埋深越来越大，地应力和岩体强度之间的矛盾越来越尖锐，导致围岩的损伤区范围和损伤程度也不断加大，特别是损伤区会随着时间不断向外扩展，损伤区的存在对围岩的稳定性和地下工程运行期间的安全性都有极大的影响，而支护设计工作必须依赖于损伤区范围的准确测量。

目前对于现场普遍采用的损伤区测量方法为波速测试，主要是利用应力调整引起的裂纹张开进而导致波速的降低，通过低波速带来判断损伤区的范围，但此测量方法对于损伤程度无法直接判断，且较为粗糙，测量的一般为出现明显张开裂纹的破坏区，真正意义上由微破裂导致的损伤区并不能测量出来，对于工程的支护设计有一定的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种操作简单方便、成本低的开挖损伤区的测量方法，以便准确的判断出损伤范围和损伤程度，为围岩稳定性评价和支护优化设计提供可靠的依据。

本发明所采用的技术方案是：开挖损伤区的测量方法，其特征在于步骤如下：

a、在已开挖隧洞内钻设宽度10cm的钻孔，并保证该钻孔避开节理裂隙发育的位置，且穿过损伤区进入原岩区内；

b、在钻孔内安装若干个渗透系数测量用探头，并保证损伤区和原岩区内均布置有探头；

c、分别对各探头所在位置进行压水测量，获得各探头所在位置的渗透系数；

d、将被测位置的渗透系数与该位置到隧洞洞壁的距离整理成变化曲线，得到损伤区的范围，再将损伤区内各测量位置的渗透系数与原岩区渗透系数对比评价损伤程度。

所述损伤区和原岩区内各布置有4-5个探头。

所述探头包括位于中部的测试段，以及位于该测试段两端的两个封隔器Ⅰ，各封隔器Ⅰ远离测试段一端依次布置液压千斤顶、保护装置和封隔器Ⅱ。

本发明的有益效果是：本发明在已开挖隧洞内钻设穿过损伤区进入原岩区的钻孔，并在该钻孔内布置一组测量渗透系数用探头，并通过压水测量得到各测量位置的渗透系数，并利用渗透系数的变化来判断损伤区的范围和损伤程度，现场操作简单，能够准确地表达出损伤区的特征（包括损伤范围和损伤程度），易于判读，花费低廉，为围岩稳定性评价和现场支护优化设计提供了可靠的依据。

附图说明

图1是本发明中钻孔位置示意图。

图2是本发明中探头的结构示意图。

具体实施方式

围岩开挖损伤是不可恢复的损伤，主要包括开挖方法（如爆破）释放的能量冲击围岩形成的损伤、围岩应力重分布及其他因素如温度和湿度变化等导致裂纹扩展形成的损伤，因此处于损伤区内的围岩的水力学特性会出现永久性变化，而这些变化是可以被直接定量测量的。本实施例主要通过测量围岩在不同区域内的渗透系数的变化来判断损伤程度和损伤范围，其具体步骤如下：

a、钻孔位置的选取

由于损伤区特征与应力的分布密切相关，因此测试钻孔的位置时尽量选取典型部位，具有代表性，并尽量避开节理裂隙发育的位置。

b、钻孔

如图1所示，利用钻机在已开挖隧洞1内、步骤a所选取的位置钻设直径大约为10cm的钻孔2，如果有条件进行孔内摄像，应尽量使该钻孔避开节理裂隙发育的位置，同时保证钻孔2能够穿过损伤区3，进入原岩区4内；

c、探头安装

在钻孔2内安装若干个渗透系数测量用探头（探头的安装需要分段进行，即在钻孔内每隔一段距离安装一个探头，以测量孔内不同位置的渗透系数），并保证损伤区3和原岩区4内均布置有探头，方便比较渗透系数的变化，在同一位置处的测量次数要适宜，次数控制在2~3次（首次利用水压张开裂缝后，水压降低，在地应力的作用下，裂纹将重新闭合，之后再进行张开，张开次数控制在2~3次），过多工作量太大，过少无法表现出损伤区3的过渡，在不同区域内有4~5个测试点为宜，即损伤区3和原岩区4内各布置有4-5个探头。如图2所示，本例中，所述探头包括位于中部的测试段5，以及位于该测试段两端的两个封隔器Ⅰ6，各封隔器Ⅰ6远离测试段5一端依次布置液压千斤顶7、保护装置8和封隔器Ⅱ9。

d、压水测量