[发明专利]一种基于不取芯水平定向钻探工艺的综合勘察方法

说明书

本发明公开了一种基于不取芯水平定向钻探工艺的综合勘察方法，包括S1、规划入土点和钻孔轨迹，所述钻孔轨迹设置有四条，且在隧道的每一横断面处，四条所述钻孔轨迹均上下、左右均匀对称设置在隧道的四周；S2、采用常规水平不取芯定向钻孔按照所述钻孔轨迹进行施工钻孔；S3、对步骤S2形成的钻孔路径进行扩孔并敷设护壁管；S4、对四条钻孔路径进行孔间弹性波测试并生成若干孔间波速云图；S5、对四条钻孔路径分别进行封孔处理；S6、数据分析，包括通过波速云图的波速值判定隧道的围岩级别。本发明的综合勘察方法不仅可以查明隧道的围岩等级等影响隧道安全的关键条件,而且具有施工难度低、施工成本可控的优点。

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，具体为一种基于不取芯水平定向钻探工艺的综合勘察方法。

背景技术

随着经济社会的发展，越来越多城市正积极发展轨道交通，轨道交通的建设过程中往往不可避免出现隧道下穿既有建筑物、交通繁忙的十字路口、高速公路、铁路、机场等情况。此时往往不具备正常垂直钻探的条件，从而无法开展正常的岩土工程勘察，无法提供地质资料，给后续隧道工程的设计和施工带来巨大的风险。

为了解决此类问题，越来越多的国内外学者开始研究了连续取芯水平定向钻探技术。连续取芯水平定向钻技术是一种将传统的地勘取芯钻探技术与水平定向钻探技术相结合的勘探方法，辅以孔内测试技术后可以直观、准确了解隧道围岩的地层条件及不良地质情况。此项技术近年来已经取得了很大的进展，目前国内外学者已经研究出了造斜能力为0.15°/m~2.0°/m的连续取芯定向钻具。

连续取芯水平定向钻进工艺由于需要在钻进过程中连续取芯，从而导致钻头和钻具必须是中空的，所以一般只能使用纠偏钻头，采用地面传动的方式，无法采用孔底动力马达，但是这种钻进方式必然会导致钻杆与孔壁的摩擦力非常大，从而带来钻具磨损大、孔壁易坍塌、传动效率低等一系列缺点，造成施工难度大、施工效率低和施工成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于不取芯水平定向钻探工艺的综合勘察方法，不仅可以查明隧道的围岩等级等影响隧道安全的关键条件,而且具有施工难度低、施工成本可控的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于不取芯水平定向钻探工艺的综合勘察方法，包括以下步骤：

S1、规划入土点和钻孔轨迹，所述钻孔轨迹设置有四条，且在隧道的每一横断面处，四条所述钻孔轨迹均上下、左右均匀对称设置在隧道的四周；

S2、采用常规水平不取芯定向钻孔按照所述钻孔轨迹进行施工钻孔；

S3、对步骤S2形成的钻孔路径进行扩孔并敷设护壁管；

S4、对四条钻孔路径进行孔间弹性波测试并生成若干孔间波速云图；

S5、对四条钻孔路径分别进行封孔处理；

S6、数据分析，包括通过波速云图的波速值判定隧道的围岩级别。

优选的，所述步骤S2在钻孔过程中还包括测量钻头的标准钻进时间以及间隔一定距离采取渣样，根据标准钻进时间和渣样信息初步判断地层信息。

优选的，在所述步骤S1中，根据隧道埋深和地面场地条件确定入土点和出土点，所述钻孔轨迹分为五段式轨迹，包括直线段一、圆弧段一、有效段、圆弧段二和直线段二。

优选的，所述标准钻进时间是指在其他外界环境条件以及操作条件不变的情况下钻进单位距离所用的时间，在所述有效段钻进过程中采取渣样的间隔距离小于其他四段路径采取渣样的间隔距离。

优选的，在所述有效段钻进过程中，每间隔1~5m测量一次钻头的标准钻进时间，并绘制相应的“标准钻进时间~孔深曲线”。

优选的，所述步骤S2在钻孔过程中还包括间隔一定时间对比实际钻孔路径和预设钻孔轨迹的差异，并及时进行纠偏调整。