[发明专利]地下工程突涌水通道精细探查及其注浆封堵效果评价方法

说明书

技术领域

本发明属于地下工程领域，尤其涉及一种地下工程施工中突涌水通道精细探查及其注浆封堵效果评价方法，

背景技术

突水涌泥等地质灾害已经成为影响我国交通、水利水电、矿山领域隧道与地下工程建设安全的重大挑战，表现出“高压、大流量、强突发性、强破坏性”等显著特点，突涌水灾害在造成人员伤亡和经济损失方面一直居于各类灾害事故的前列。对于地下工程施工中发生的突涌水灾害，注浆封堵是一种主要的治理手段和方法。在突涌水灾害注浆封堵工作中，突涌水通道的探查是一项先导性工作，可提前探明地下工程突涌水通道的空间位置和赋存形态，为后期的注浆治理提供可靠准确的地质信息。同时，注浆治理效果的评价也是突涌水灾害处置的一项重要工作，可检查浆液的封堵范围、胶结效果和密实程度，从而评价治理效果和质量，为地下工程的长期服役和运营安全奠定基础。然而，由于突水灾害源等致灾构造所赋存的地质环境非常复杂，隐蔽性非常强，突涌水通道的探测及其治理效果的评价工作都十分困难，使得对地下工程突涌水通道的精细探查与有效治理成为一直未能很好解决的难题。

具体来说，地下突涌水通道探测及注浆封堵面临以下两个难题：

其一，受地下工程施工地质环境复杂、埋深大的制约，地面物探手段难以取得较好的探测效果；单一的洞内物探方法无法融合已知地质信息，反演方程病态程度高、多解性强，在探查中易出现假异常，定位效果差；异常体过于靠近电极容易导致电极附近局部电场发生畸变，使成像结果出现偏差。导致突涌水通道的三维精细探测难题未得到解决。

其二，对突涌水通道的注浆封堵过程具有较强的隐蔽性，现有技术如钻孔检测法、数字钻孔摄像、物探法等难以全程跟踪监测注浆过程中浆脉的运移路径、覆盖范围以及沉积留核情况，不能及时发现封堵漏洞，为二次突水事故埋下隐患。

综上所述，为克服现有技术的不足，发明了一种地下工程突涌水通道精细探查及其注浆封堵效果评价方法，为突涌水通道的三维空间定位和成像及其注浆封堵全过程跟踪监测评价提供一种可行的方案，以进一步保障地下工程的安全施工。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种地下工程突涌水通道精细探查及其注浆封堵效果评价方法。通过精细探测查清地下洞室(隧道)周边及开挖沿线突涌水通道的空间位置和形态并对注浆封堵后的加固效果给出准确、科学的评价，以确保地下工程施工建设安全高效进行。

本发明采用的技术方案如下：

一种地下工程突涌水通道精细探查及其注浆封堵效果评价方法，包括以下步骤：

(1)地质分析先行，结合已有地质资料及现场勘察，初步推断突涌水通道可能赋存的大体范围；

(2)布置测线，对地下洞室周边开展综合物探普查，初步确定突涌水通道的空间赋存范围、规模及其大致边界；

(3)根据步骤(2)所得的突涌水通道空间分布结果，沿突涌水通道走向在其边界范围外侧打钻孔，实施跨孔地质雷达精细化探测，对整个突涌水通道的边界进一步精确识别和定位；

(4)在步骤(3)所述的钻孔内布置电极，开展全空间三维电阻率跨孔CT精细探测，构造三维电阻率反演目标函数及反演方程，并对反演方程进行求解，以获得突涌水通道三维精细化反演成像结果；

(5)根据上述探查结果，对围岩进行注浆加固；

(6)利用基于时间推移反演的全空间三维电阻率跨孔CT方法对注浆封堵的全过程进行跟踪监测，根据精细化成像结果及时获知各个阶段浆液的运移路径、沉积留核状态、充填封堵质量信息，对注浆封堵的全过程进行跟踪评价。

所述步骤(1)包括以下过程：根据施工地区现有的工程地质和水文地质资料推断洞室围岩中水体可能赋存的大体范围；开展洞内、洞外现场地质勘察并进行地质分析，划分富水地层、突涌水隐患高风险段落并进行重点标注，为开展物探普查提供前期的地质指导。

所述步骤(2)中对地下洞室周边开展综合物探普查包括高密度电法、瞬变电磁法、地质雷达法三种探测方法，将三种物探方法测得的结果进行对比分析，作出综合解释，初步确定突涌水通道的空间赋存位置、规模及其大致边界范围。

所述步骤(3)中沿突涌水通道走向在其边界范围外侧打的钻孔可根据现场实际情况沿任意方向打入围岩，不必严格按照平行方向进行打孔；将雷达发射天线和雷达接收天线分别置于不同钻孔中进行孔间层析透射成像。

所述步骤(4)中开展全空间三维电阻率跨孔CT精细探测，构造三维电阻率反演目标函数及反演方程的方法为：