一种对富水围岩注浆控水效果的评估方法技术

本发明专利技术公开了一种对富水围岩注浆控水效果的评估方法，它由H-P-Q关系法、控水效果指标法、辅助以激发极化实时探水法和钻孔电视地质雷达组合成像观测法组成。本发明专利技术依据的数据全面可靠，不仅能够通过钻孔电视、地质雷达等对围岩的注浆控水效果进行可视化的定性分析，同时通过注浆控水效果指标计算法、H-P-Q关系式法定量得到围岩的具体加固程度，提高了评估结果的系统性和科学性，为地下工程尤其是在富水围岩进行注浆封水施工时注浆效果的评估提供了依据，可指导对于富水围岩注浆控水效果的评估工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地下工程中安全
，具体涉及一种在地下工程中进行掘进施工 过程时对富水围岩注浆控水效果的评估方法。
技术介绍
在地下工程施工的过程中，由于岩层本身的复杂性以及现有探测技术探测范围及 精准度的制约，在地下工程开挖的过程中可能会遇到富水岩层涌水的情况。 目前，当钻机在钻进过程中遇到含水层时，常常采用注浆的方法实现对围岩内部 含水层的封堵，但由于不同施工地区地质条件的复杂性及施工质量在一定程度上的不确定 性，使得地下工程在继续掘进之前必须对注浆控水效果进行精确的定量检测评估，传统的 对于富水围岩注浆后控水效果的评估常用的方法有瞬变电磁法、地质雷达法、钻探法，但这 几种方法存在以下问题： 1、由于施工现场地质条件的复杂性采用瞬变电磁法和地质雷达法往往难以获得 准确的结果。 2、当遇到周边有大的金属结构或低阻层矿化带时，瞬变电磁法所测到的数据不可 使用。 3、瞬变电磁法和地质雷达法只能对加固后的富水围岩通过图像进行定性的分析 判断，无法实现对加固效果的准确定量分析。 4、使用钻探法会对已经进行注浆加固的富水围岩造成一定的损伤。 若无法实现对注浆控水效果的准确评估将会为工程的后续施工带来极大的安全 隐患，若注浆后未能达到预期的加固效果，将会引发突水突泥等重大事故，成为制约工程施 工的关键因素。
技术实现思路
鉴于此，为了解决上述问题，本专利技术提供一种以岩层涌水主要指标等数据为基础 的对富水围岩注浆控水效果的评估方法，通过对主要指标信息进行采集、综合分析对比，从 而对岩层注浆后的控水效果作出评估。 为了实现该目的，本专利技术采用如下技术方案： 包括以下步骤： 步骤1 :确定控水效果达标值A(P)，注浆临界涌水压力值P'，注浆临界涌水流量 Q'，开挖临界涌水流量Q"和注浆体所需厚度H' ； 步骤2 :在含水区域，获取初始涌水压力Pi和初始涌水流量Q i，比较初始涌水压力 PjP注浆临界涌水压力值P'，初始涌水流量Q i和注浆临界涌水流量Q'，当初始涌水压力P i 大于临界涌水压力值P'，或初始涌水流量％大于临界涌水流量Q'时，对围岩进行注浆，否 则不予注浆； 步骤3:对于需要注浆的围岩段，获取注浆稳定后的控水效果参数F(P)，稳定涌水 流量Q2和注浆体实际厚度H ; 步骤4:对相应各指标进行比较，当控水效果参数F(P)大于控水效果达标值 入（P)、稳定涌水流量9 2小于开挖临界涌水流量Q"、注浆体实际厚度H大于注浆体所需厚度 H'时，注浆合格，若有任一个因素不满足则需进行补浆操作。 其中，步骤1中，所述控水效果达标值a(P)通过在围岩性质与工程地质条件大致 相同的若干条试验段围岩的注浆加固试验确定：所述控水效果达标值A (P)将开挖后所有 每延米检查孔涌水量都趋近于检查孔合格涌水量时的控水效果参数F(P)的平均值作为其 取值。 所述控水效果参数F(P)为注浆前后涌水压力变化量的绝对值与注浆前的初始涌 水压力值的比值。 步骤1中，所述注浆体所需厚度H'通过现场试验和数值模拟实验数据拟合得到： 通过现场试验分析，得到注浆体所需厚度H'与初始涌水压力P和初始涌水流量Q的关系数 据，并得到进行数值模拟所需的条件参数；然后通过大量数值模拟实验得到不同地质条件 下的H'与P和Q关系的数据，通过相关软件拟合出其关系公式为： H'=F(P，Q) 其中，H'为开挖后所有每延米检查孔涌水量都趋近于检查孔合格涌水量时所对应 的注浆体厚度。 步骤1中，所述确定注浆体所需厚度H'的试验段在围岩性质和富水状况不同的地 下工程中选取；所述检查孔合格涌水量为0. 15L/min。 步骤1中，所述关系式H' = F(P，?还需通过在另一试验段重复上述现场试验得 到的实际值进行对比，从而验证此关系式的正确性。 步骤1中，所述注浆临界涌水压力值P'，注浆临界涌水流量Q'，开挖临界涌水流量 Q"根据现场地质条件、类似工程对比数据与专家数据库综合得到。 步骤2中，所述含水区域通过安装在钻机上的激发极化探测预报装置对地下工程 周围一定范围内的含水情况进行超前预报分析获得。 步骤2中，所述初始涌水流量Q通过安装在钻机钻头上的流量传感器测得；所述初 始涌水压力值P通过安装在钻机钻头上的渗压计测得。 步骤3中，所述控水效果参数F (P)满足下式： FQ3) = iPfPj/PiXlOO% 其中，匕为注浆后的稳定涌水压力值，P 注浆前的初始涌水压力值。 步骤3中，所述注浆体实际厚度H利用地质雷达测得。 步骤4中，利用钻孔电视及地质雷达组合成像观测法对注浆效果进行辅助评估。 步骤4中，所述钻孔电视及地质雷达对钻孔内的浆液扩散情况及富水围岩封堵效 果进行图像及数据的采集并传输至计算机三维精细化成像系统，通过系统所成图像观察注 浆对于富水围岩的控水效果。 步骤4中，根据所述地质雷达发射的反射波的时间间隔和相应的相对介电常数等 数据与原有数据库的比对分析，判断注浆岩层的力学性质的改变情况。 步骤4中，利用安装在钻机上的激发极化装置对注浆区域进行探测，评估注浆控 水效果，当在注浆区域内探测到水或含水量高于某一标准值时，认为注浆控水效果不合格， 需要补浆；否则注浆合格，不需补浆。 本专利技术的有益效果为： 本专利技术由激发极化实时探水法、涌水危险性主要指标判定法、注浆后控水效果指 标法、H-P-Q关系式法、钻孔电视地质雷达组合成像观测法组成。 通过安装在钻机上的激发极化探测预报装置对地下工程周围的含水情况进行超 前预报分析，可以有效探测含水区域的大体范围，为是否采用钻孔测量相应指标提供依据。 通过安装在钻头上的流量传感器、渗压计等测得在地质钻孔施工过程中的涌水现 象主要指标因素，即初始围岩涌水压力P1、初始围岩涌水流量Q1，可以实时方便的确定涌 水量的情况，为定量描述涌水危险性提供依据。 对涌水指标因素进行实时采集并与需要进行注浆加固的临界涌水压力值P'，临界 涌水流量Q'进行对比分析，可以定量评估富水围岩涌水的危险性并判断是否需要进行注浆 封水操作。 在进行注浆封水操作后，利用注浆后控水效果指标法，实时测定涌水压力P2、涌水 流量Q2等主要指标，根据测得的稳定涌水流量Q2和计算的注浆控水效果参数F (P)可以定 量地评估注浆控水效果。 利用H-P-Q关系式法，地质雷达测得的注浆完成后注浆体的厚度H'与理论值H的 关系同样可以定量地评估注浆控水效果。 对于传统的注浆方法，在加固后需要钻探确定注浆是否合格；采用注浆控水效果 指标法和H-P-Q关系式法可以在免去钻探的基础上，确定注衆效果是否合格，不仅避免对 工程围岩造成损伤，而且可以大大的提高工作效率，节省了传统方法利用设多个检查孔来 判断预注浆效果的时间 利用钻孔电视及地质雷达可以对钻孔内的浆液扩散情况及富水围岩封当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对富水围岩注浆控水效果的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定控水效果达标值λ(p)，注浆临界涌水压力值P’，注浆临界涌水流量Q’，开挖临界涌水流量Q″和注浆体所需厚度H’；步骤2：在含水区域，获取初始涌水压力P1和初始涌水流量Q1，比较初始涌水压力P和注浆临界涌水压力值P’，初始涌水流量Q和注浆临界涌水流量Q’，当初始涌水压力P大于临界涌水压力值P’，或初始涌水流量Q大于临界涌水流量Q’时，对围岩进行注浆，否则不予注浆；步骤3：对于注浆后稳定的注浆段围岩，获取控水效果参数F(P)，稳定涌水流量Q2和注浆体实际厚度H；步骤4：对相应各指标进行比较，当控水效果参数F(P)大于控水效果达标值λ(p)、稳定涌水流量Q2小于开挖临界涌水流量Q″、注浆体实际厚度H大于注浆体所需厚度H’时，注浆合格，若有任一个因素不满足则需进行补浆操作；其中，步骤1中，所述控水效果达标值λ(p)通过在围岩性质与工程地质条件大致相同的若干条试验段围岩的注浆加固试验确定：所述控水效果达标值λ(p)将开挖后所有每延米检查孔涌水量都趋近于检查孔合格涌水量时的控水效果参数F(P)的平均值作为其取值，所述控水效果参数F(P)为注浆前后涌水压力变化量的绝对值与注浆前的初始涌水压力值的比值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李术才，王琦，谢磊，高松，闫凯，江贝，王曼灵，冯若愚，陈瑛，邵行，潘锐，张开，刘泽勇，聂爽，张德，孙敬晔，高霞，刘奥林，张春雨，张诺亚，陈成栋，张彦，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37