[发明专利]一种水下隧道探水方法

说明书

本发明公开了一种水下隧道探水方法，该方法利用TST地质雷达与超前钻探相结合的方式进行预探拱顶上方地下水状况，首先通过TST地质雷达进行掌子面前方30米范围内进行探测，结合地质资料与TST地质预报成果图分析得出拱顶上部初步地质情况结论。然后使用超前钻探对TST预报分析中存在的不确定因素进行详细探测，通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石(体)的强度指标、可钻性指标、岩体完整程度指标及地下水状况等方面的直接资料,对预报的不良地层进行复核、检验，从而为水下隧道施工提供真实、可靠的数据支撑，适用于解决水下隧道施工掌子面上部探水问题。

技术领域

本发明属于超前探水领域，具体涉及一种水下隧道探水方法，适用于断面3.0 m×3.0以下的隧道。

背景技术

在水下隧道施工中，特别是拱顶上部围岩富水程度高、断层发育好，若探水不及时，一旦发生透水事故，地面河流涌入隧道，供水补给将无穷无尽，后果是灾难性的，而现有的隧道涌水预报方法：地质雷达探水法、红外探测仪法、钻孔探水法、界面位置结合地质分析法等各有优缺点，准确度低、成本高。

针对以上问题本发明一种水下隧道探水方法，使用TST地质雷达探水法和超前钻探水法相互结合，优缺互补，可以降低探水成本，节约工程费用，同时，方法简单，操作简便，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有单一技术中不足之处，提供一种施工简单、成本低廉、精度较高的水下隧道探水方法。

本发明的技术方案，包括如下步骤：

a.利用TST超前预报技术进行数据采集，获得掌子面前方围岩的波速和地质体的位置图像；

b.通过TST软件对采集的数据进行处理，得到TST地质构造偏移图像和波速分布图；

c.分析TST地质构造偏移图像、波速分布图和相关地质资料，得到掌子面拱顶斜上围岩地质情况预报；

d.进行超前钻探水实测，打定向钻孔；

e.进行钻孔钻进速度测试并观察钻孔岩芯，获取掌子面详细的地质报告；

f.对地质报告中的不良地层进行复核、检验；

步骤a中的数据采集通过地质雷达天线实现，通过电脑键盘和雷达控制系统的配合，确定一次采集一道数据，天线按固定间距移动后相继采集。

步骤b中通过TST软件对采集的数据的处理过程主要包括：地震记录数据格式转换、地震记录选取、地震数据预处理、观测系统几何位置编辑、坏道剔除、地震波场方向滤波、围岩波速分析、地质体偏移成像、波速分布成像。

步骤d中的具体内容为：首先在掌子面后方布置探水钻机，根据隧道断面的尺寸确定所述探水钻机的工作高度；地质科标定钻孔位置，包括位于拱顶面顶端的1号钻孔、位于拱顶面上近靠近边墙面位置的相互对称的2号钻孔和3号钻孔；启动所述探水钻机，分别对1号钻孔、2号钻孔和3号钻孔进行打孔，其中，允许掘进距离为D，超前距离为C，帮距为E；如在可探层A和安全外围线圈定的范围内有地质情况预报中存在的不确定部位，通过所述探水钻机打定向钻孔，进行详细探测。

步骤e的地质报告包括掌子面前面岩石（体）的强度指标、可钻性指标、岩体完整程度指标及地下水状况等。

作为优选，超前钻探拱顶上部的保护层的厚度为B，B大于等于30米，可探层A的厚度等于超前距离C，2号钻孔和3号钻孔的帮距E等于超前距离C。

作为优选，允许掘进距离D等于20米，超前距离C等于或大于10米。

本发明的有益效果有：

1）由TST地质预报掌握掌子面拱顶岩层基本情况，有针对性的布置探水钻孔，避免钻孔打通与地下水有直接联系的岩层破碎带；