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某隧道深孔钻探技术措施

2015-12-14 13:42 来源:学术参考网 作者:未知

摘 要:本次勘探,查明了深孔揭露地段的地层岩性、地质构造、岩体声波等工程地质条件,所提交的资料均符合铁路勘察的有关技术规范、规程的要求,测试工作内容与采用方法齐全,质量良好,资料成果具有较好的代表性。

关键词:工程地质勘探;深孔钻探;钻进技术
  1工程概况:
  拟建某隧道位于四川省川主寺某村附近。进口位于G213公路旁洋洞河右岸,进口里程D1K268+570.00,高程约3143m;出口位于新村,地处洋洞河右岸,出口里程D1K270+823.00,高程约3164m;隧道全长约2253m,最大埋深366m,为一傍山型隧道;隧址区地面高程3140~3516m,最大相对高差约376m,属高中山剥蚀地貌区,洋洞河位于线路右侧,河谷深切,两侧横向沟谷发育,地形起伏较大。段内斜坡地段覆土较厚,局部冲沟里零星有基岩裸露,植被较好,局部平缓处被垦为旱地。大多数斜坡稳定性差。地势左高右低,自然坡度在10~65°。隧道进出口有G213国道及乡村便道相通,交通方便。
  2钻进方法及主要技术手段
  定测阶段该隧道共布置深孔1个,设计孔深160m,实钻深度164.16m;开孔孔径为130mm,终孔孔径为91mm。其钻进方法如下:采用GY-150型钻机钻进,用φ130mm合金钻头开孔,钻至9.30m下入φ127mm套管至9.30m,改用φ110mm金刚石钻头钻进至58.30m后用φ130mm金刚石钻头扩孔至12.10m并下φ127mm套管长12.10m,继续用φ110mm金刚石钻头钻进至74.60m,改用φ91金刚石钻头钻至164.16m后终孔。本孔9.30m以上采用干钻,9.30m至52.40m采用清水钻进钻进,52.40m至164.16m采用轻质泥浆钻进,钻孔在9.30m开始漏水,孔口不返水,孔深66~80m段有垮孔现象。钻进速度0.8~1.0m/h。
  3岩芯采取及工程地质编录
  深孔主要采用金钢石钻头钻进,泥浆钻进至终孔深度。基岩岩芯采取率达60~70%左右,RQD值一般在30~70。DZ-HSG-01孔隧道洞身RQD值70。
  岩芯自岩芯管取出后,按先后顺序自上而下摆放于岩芯箱内,填写回次标签及班报表,对岩芯进行分箱拍照。对岩芯进行地质编录时,除逐节量取岩芯长度计算回次采取率和统计RQD值外,还对岩层分层描述,描述内容包括:岩石名称、颜色、风化程度、主要成分、结构构造、节理、裂隙、破碎程度等。对照要求检查,本次施钻钻孔岩芯采取率高,工程地质编录分层合理,岩石定名准确,各种地质现象描述无遗漏,各项原始记录齐全、清楚。钻孔岩芯采取率及RQD值统计结果详见表1。
岩芯分层及采取率统计分析表
钻孔编号序号岩性深度范围值(m)厚度(m)岩芯采取率(%)RQD指标(%)


范围值段平均范围值段平均DZ-HSG-011角砾土0~3.73.770~9080//
2砂岩(W4)3.7~9.65.990~10095//
3砂岩(W2)9.6~49.840.275~95850~8760
4挤压破碎带49.8~55.05.275~858000
5板岩(W2)55.0~62.07.080~90850~8140
6砂岩(W2)62.0~66.24.278~858000
7挤压破碎带66.2~68.01.8909000
8砂岩(W2)68.0~120.052.079~958530~8065
9板岩(W2)120.0~127.07.060~807510~7030
10砂岩(W2)127.0~142.015.080~959065~9080
11板岩(W2)142.0~152.110.180~959040~8070
12砂岩(W2)152.1~164.1612.0680~95950~8780  4地层岩性与地质构造分析
  4.1地层岩性分析:隧道地表上覆第四系全新统坡崩积(Q4dl+col)粉质黏土、碎石土、块石土;泥石流堆积(Q4sef)碎石土,冲积(Q4al)粉质粘土、卵石土。下伏基岩为三叠系上统侏倭组(T3zh)板岩、砂岩互层。
  (1)粉质黏土(Q4dl+col):浅黄色、灰黄色,硬塑状。主要分布于斜坡上,厚2~10m。
  (2)碎石土(Q4dl+col):灰色、灰褐色,稍密,碎石Φ60~200mm,占50~55%;角砾Φ2~60mm,占5~20%,余为粉质黏土、角砾土充填;分选性较差,石质成分多为变质砂岩、石英砂岩、板岩等,广泛分布于测段内,厚5~20m。
  (3)块石土(Q4dl+col):褐黄色,干燥,松散,石质成分主要为砂岩,板岩。厚5~20m。
  (4)碎石土(Q4sef):褐黄色,干燥,松散-稍密,石质成分主要为砂岩,板岩,碎石含量约为70%。
  (5)粉质粘土(Q4al):土黄色,硬塑,含少量圆砾,砂岩、板岩石质,含植物根系,厚0~5m。
  (6)卵石土(Q4al):灰白色,青灰色,饱和,中密。卵石占50~55%,Φ60~80mm,余为圆砾及砂充填,石质以弱风化砂岩、板岩为主,分布于隧道进口阶地地带,厚2~12m。
  4.2三叠系上统(T3):板岩多呈灰色、深灰色,灰黑色、薄层状结构,节理裂隙发育,出露的岩体极破碎,岩质软,遇水易软化,易风化剥落,抗风化能力弱。砂岩呈灰白色、灰色,粉细粒~细粒结构,质硬,层理清晰,呈薄~中厚层状,钙质胶结为主,偶见灰白色的石英脉。表层全风化带(W4)呈土状及角砾状,可见原岩结构,厚0~10m;强风化带(W3)岩芯多呈碎块状、碎石角砾状,厚5~20m;弱风化带(W2)岩层较完整,断口新鲜,岩心多呈短柱状,少量碎块状。DZ-HSG-01孔揭露该层厚164.16m。
  4.3断层:线路右侧发育牟尼沟-羊洞河-热摩柯断裂为区域性大断裂,由其引起的次生断裂及褶皱密集发育。断层角砾主要分布于断层破碎带内,为灰黑色、深灰色、灰色,密实,潮湿,主要由板岩、砂岩组成,岩体极破碎,岩质较软,多呈角砾状及碎石状,角砾手捏易碎,见网状方解石脉。DZ-HSG-01孔分别在孔深49.8~55.0m、61.2~68.0m见挤压破碎带及砾岩,推测为区域断裂影响带。根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB 18306-2001)、“5.12”四川汶川地震后《四川 甘肃 陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》(GB 18306-2001一号修改单)及四川赛思特科技有限责任公司《成都-兰州铁路重点工程场地震安全性评价报告》(2008年9月),测区地震动峰值加速度为0.20g。
  5不良地质及特殊岩土
  5.1泥石流:(1)位于D1K268+535~D1K268+555左侧沟槽,为坡面泥石流,物质主要为碎石土及角砾土,稍湿,松散,泥石流规模较小,雨季时有少量角砾及碎石被坡面流水携带而下堆于坡脚,由于坡面植被较好,物质来源有限,厚0~5m,对工程有一定影响,坡面需防护。(2)位于D1K270+300附近,线路以隧道形式通过,规模较小,对工程无影响。(3)位于隧道出口,与线路相交于D1K270+827~D1K270+872,线路以桥形式通过,线路通过其堆积区,其物质主要为 碎石土,潮湿,稍密,石质成分主要为砂岩,板岩,碎石含量约70%,粗角砾含量约20%,对工程有影响不大。
  5.2季节性冻土:隧区属高原气候,从11月下旬开始至次年2月底,日平均气温均在零度以下,表层松软的粉质黏土容易形成季节性冻土,对工程不利。本地区最大冻结深度为1.2m,相关工程宜置于1.2m以下。
  6结论
  1、通过对钻探资料整理,本次钻探范围揭露地层复杂,岩层多为软硬夹层,岩体破碎,节理裂隙发育,隧道工程地质条件一般。
  2、根据钻探资料显示,黄胜关隧道DZ-HSG-01孔下伏基岩以砂岩、板岩为主,受区域断层影响,节理裂隙发育,岩体破碎,富水性不均匀。板岩为软质岩,遇水易软化,易风化剥落,抗风化能力弱,隧道施工宜采用“短进尺,快循环,弱爆破,少扰动,紧封闭” 的掘进方法,防止塌顶,并作好超前地质预测预报,以防止和减轻因突水、坍塌所造成的灾害。
  3、隧道洞身埋深较大,岩层多为软硬夹层,有产生弱岩爆及软岩变形的可能,应加强地质预报和应急预案。
  4、隧道局部穿越夹炭质板岩,施工期间需加强监测和通风,同时加强地下水水质侵蚀性复查,根据复查结果采取相应的预防和处理措施。
  5、隧址区属强地震区,施工时应按相应规范设防。
  6、施工弃碴应合理堆放,避免产生人为泥石流。施工应注意环境污染,加强植被的保护和恢复,以利水土保持。

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