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一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法

文檔序號:5310583閱讀:283來源:國知局
一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及地溫測試【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法。在洞室的巖壁上向下傾斜鉆取多個孔;在孔內(nèi)預(yù)埋測溫探頭,測溫探頭通過數(shù)據(jù)線引出洞外并連接在溫控儀上;向孔內(nèi)注入水泥砂漿進行封堵;觀測測溫探頭測得的數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)分析得出巖溫數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過注漿封堵使測溫探頭和洞室?guī)r壁緊密接觸、形成一個整體,產(chǎn)生熱交換使得包裹測溫探頭的水泥砂漿介質(zhì)溫度和周邊的巖石溫度一致,用測溫探頭周圍介質(zhì)的溫度來代替巖體的溫度,隨著觀測周期的延長,這種方法測得的溫度和洞壁圍巖的原巖溫度基本一致,具有較高的準(zhǔn)確性。同時,利用1~3個深孔進行測量的參照,在測量時僅需打淺孔即可得出準(zhǔn)確巖溫,有效的節(jié)約了成本。
【專利說明】一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地溫測試【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通、采礦工程及其他地下工程發(fā)展的需要,國內(nèi)外興建的隧道或地下洞室長度越來越長,埋深越來越大。我國隨著國民經(jīng)濟發(fā)展的需要,已建或擬建的深埋長大隧道(或水工隧洞)也不少,深埋長大隧道和地下洞室工程的興建,不可避免地帶來一系列地質(zhì)災(zāi)害問題,并會經(jīng)常遇到高溫高熱的情況。
[0003]為預(yù)測隧道或洞室內(nèi)的地溫,就必須進行地溫測量。傳統(tǒng)的洞室地溫預(yù)測是通過在地表垂直鉆深孔,以孔內(nèi)綜合測井的井液溫度獲取地溫數(shù)據(jù)。這種測試方法是通過探頭測量鉆孔中的不同深度處的井液溫度來間接反應(yīng)巖體的溫度;該方法存在一定的缺陷,井液和孔壁附近巖石之間的熱量交換需要足夠的時間才能達到平衡,但在現(xiàn)場測量時,鉆孔完成后不可能長時間等待,一般是在鉆孔終孔后24h后即進行物探綜合測井;由于鉆孔中不同深度的井液之間的熱量交換、對流,測得的井液溫度比孔壁附近的巖石溫度低,以鉆孔中井液的溫度和溫度梯度來代替周邊巖石的地溫和地溫梯度,其數(shù)值明顯偏小,由此預(yù)測隧道或洞室洞身的地溫也偏小,即使是鉆至洞身的深孔,這種方法測得的地溫也比實際地溫偏低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法。采用本方法可以提高長大深埋隧道或大型洞室等地下工程洞身的地溫預(yù)測精度,可以為工程設(shè)計與施工提供準(zhǔn)確的地溫資料和提出合理的工程措施建議。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,包括以下步驟:
[0006]步驟1:在洞室的巖壁上向下傾斜鉆取多個孔;
[0007]步驟2:在孔內(nèi)預(yù)埋測溫探頭,測溫探頭通過數(shù)據(jù)線引出洞外并連接在溫控儀上;
[0008]步驟3:向孔內(nèi)注入水泥砂漿進行封堵;
[0009]步驟4:觀測測溫探頭測得的數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)分析得出巖溫數(shù)據(jù)。
[0010]進一步的,在鉆孔完成后,測溫探頭預(yù)埋之前,即刻對孔洞入口進行臨時封堵。
[0011]進一步的,步驟I中,在洞室的巖壁上鉆取的多個深度為40?70m的深孔以確定巖石調(diào)溫圈的深度。
[0012]進一步的,步驟I中,在洞室的巖壁上鉆取的多個孔包括I?3個用于參照的深度為40?70m的深孔和多個用于測量的深度在2?5m內(nèi)的淺孔。
[0013]進一步的,步驟2中,一個孔內(nèi)的測溫探頭不少于兩個,所述測溫探頭預(yù)埋在孔的不同深度處,通過與測溫探頭相對應(yīng)的不同數(shù)據(jù)線共同連接到溫控儀上。
[0014]進一步的,步驟2中,測溫探頭預(yù)埋的方式為:設(shè)置一根與孔的深度相對應(yīng)且管壁上設(shè)置有小孔的硬質(zhì)注漿管,所述測溫探頭連接上數(shù)據(jù)線并綁扎在注漿管上,所述的注漿管伸入到孔洞內(nèi)實現(xiàn)測溫探頭的預(yù)埋。
[0015]進一步的,所述注漿管的端頭固定有錐形的導(dǎo)向帽,所述注漿管相鄰的測溫探頭之間固定有對中支架。
[0016]進一步的,所述洞室的巖壁上鉆取的多個孔均為深孔時,深孔最內(nèi)側(cè)巖溫不隨深度變化的測溫探頭測得的溫度數(shù)據(jù)即為該深孔所在區(qū)域的巖溫數(shù)據(jù)。
[0017]進一步的,所述洞室的巖壁上鉆取的多個孔包括I?3個用于參照的深孔和多個用于測量的淺孔時,首先記錄深孔最內(nèi)側(cè)巖溫不隨深度變化的測溫探頭測得的巖溫數(shù)據(jù)Tl和一個淺孔最深處測溫探頭測得的巖溫數(shù)據(jù)T2,將ΛΤ = T1-T2的數(shù)值作為其它淺孔測量的補償值,其余孔深相同的淺孔在進行巖溫測量時,均在讀取的巖溫數(shù)據(jù)上加上該補償值即可得出該淺孔所在區(qū)域的巖溫數(shù)據(jù)。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過注漿封堵使測溫探頭和洞室?guī)r壁緊密接觸、形成一個整體,產(chǎn)生熱交換使得包裹測溫探頭的水泥砂漿介質(zhì)溫度和周邊的巖石溫度一致,用測溫探頭周圍介質(zhì)的溫度來代替巖體的溫度,隨著觀測周期的延長,這種方法測得的溫度和洞壁圍巖的原巖溫度基本一致,具有較高的準(zhǔn)確性。通過在巖壁上打深孔和淺孔,利用深孔與淺孔的溫差對淺孔測得的巖溫進行補償,使得利用多個淺孔即可得出準(zhǔn)確的巖溫值,無需鉆取過多深孔,有利于節(jié)約成本。同時,在同一區(qū)域內(nèi),深孔測得的巖溫對于孔內(nèi)綜合測井也具有參考價值,利用深孔測得的巖溫數(shù)據(jù)對孔內(nèi)綜合測井測得的巖溫數(shù)據(jù)進行補償,亦可以得到較為準(zhǔn)確的巖溫數(shù)據(jù)值。因此,該方法對于提高長大深埋隧道或大型洞室等地下工程洞身的地溫預(yù)測精度,為工程設(shè)計與施工提供準(zhǔn)確的地溫資料和提出合理的工程措施建議,具有良好的社會與經(jīng)濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明原理圖;

【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。此外,下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0021]如圖1所示,本發(fā)明第一種實施方式為:首先在靠山體側(cè)距離洞室底板I?3m,且圍巖的巖體相對完整、干燥的洞室/隧道的巖壁I上間隔一定距離向下傾斜鉆取多個孔??椎纳疃热?0?70m,孔的孔徑不小于70mm,并采用水平地質(zhì)鉆機鉆孔,每個孔方向向下與水平面成I?6°的夾角。
[0022]在鉆孔工作完成后,采用高壓風(fēng)對孔進行清理??锥辞謇砀蓛艉?,為了防止巖溫流失,應(yīng)及時用綿紗等織物封孔,隨后進行測溫探頭的預(yù)埋。
[0023]測溫探頭的預(yù)埋過程如下:設(shè)置一個由硬質(zhì)塑料材質(zhì)制成的注漿管2,注漿管2的管壁上設(shè)有多個小孔,將測溫探頭3用熱傳導(dǎo)性良好的綁扎帶以1.5?4m為一個間隔與注漿管2綁扎在一起,每個測溫探頭3均通過一根設(shè)有不同標(biāo)記的數(shù)據(jù)線4與溫控儀連接起來。為防止損壞測溫探頭3,注漿管2的端頭固定有一個鐵皮制成的錐形導(dǎo)向帽6,在相鄰的測溫探頭3之間設(shè)置有對中支架7。清孔完成后將注漿管2送入孔洞內(nèi),測溫探頭3隨著注漿管2被預(yù)埋進孔洞的不同深度處,而數(shù)據(jù)線4的末端留在洞外,其標(biāo)識肉眼可見,以便于區(qū)分所對應(yīng)深度的各測溫探頭,以免混淆。
[0024]在檢測各數(shù)據(jù)線與測溫探頭連接完好均具有數(shù)據(jù)顯示后,為防止巖體內(nèi)部熱能通過空氣對流、傳導(dǎo)及輻射而散失,需要向注漿管內(nèi)低壓連續(xù)注入水泥砂漿5,直至漿液流出孔口,實現(xiàn)對孔洞的封堵。
[0025]注漿完畢后,立即開始測試地溫,每個測溫探頭測試溫度穩(wěn)定時間不少于I分鐘,并作好相關(guān)記錄。測量頻率初期為每天I次,直到連續(xù)3次測量的同一深度處的溫度差不超過0.1°C,方可調(diào)整為每3天測量I次,后期地溫穩(wěn)定后測量頻率可以調(diào)整為每周I次。而從孔洞由外至內(nèi),所測得的溫度數(shù)據(jù)應(yīng)呈上升趨勢,通過同一孔洞內(nèi)不同測溫探頭測得的溫度數(shù)據(jù)可以判斷該測溫探頭是否完好,在最內(nèi)側(cè)測溫探頭完好時,將最內(nèi)側(cè)測溫探頭測得不隨深度變化的溫度數(shù)據(jù)作為該孔洞的巖溫測量值。
[0026]本實施例第二種實施方式與第一種實施方式的不同之處在于1:本實施方式在深埋洞室的巖壁上僅鉆取I?3個深度為40?70m的深孔作為參照,而等間距的在巖壁上鉆取多個深度在2?5m內(nèi)的淺孔進行巖溫測量。
[0027]封孔完成后,首先記錄用于作為參照孔的深孔最內(nèi)側(cè)巖溫不隨深度變化的測溫探頭測得的巖溫數(shù)據(jù)Tl,然后再記錄其中一個淺孔最深處測溫探頭測得的巖溫數(shù)據(jù)T2,將AT = T1-T2的數(shù)值作為利用淺孔測量巖溫時的數(shù)據(jù)補償值。其余孔深相同的淺孔在進行測量時,所讀取的數(shù)據(jù)加上該補償值既可以得出該淺孔所在區(qū)域的巖溫數(shù)據(jù)。同理,對于孔內(nèi)綜合測井亦可以通過該方法進行補償。將孔內(nèi)綜合測井所測得的巖溫值T3與Tl的溫差作為孔內(nèi)綜合測井的補償值,在同一區(qū)域進行孔內(nèi)綜合測井時,僅需根據(jù)該補償值對孔內(nèi)綜合測井測得的巖溫數(shù)據(jù)進行補償即可。本發(fā)明孔的深度和尺寸可以根據(jù)施工和區(qū)域的不同自由調(diào)整,而不局限于本發(fā)明給出的實施例。
[0028]以上所述,僅為本發(fā)明的【具體實施方式】,應(yīng)當(dāng)指出,任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1:在洞室的巖壁上向下傾斜鉆取多個孔; 步驟2:在孔內(nèi)預(yù)埋測溫探頭,測溫探頭通過數(shù)據(jù)線引出洞外并連接在溫控儀上; 步驟3:向孔內(nèi)注入水泥砂漿進行封堵; 步驟4:觀測測溫探頭測得的數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)分析得出巖溫數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于:在鉆孔完成后,測溫探頭預(yù)埋之前,即刻對孔洞入口進行臨時封堵。
3.如權(quán)利要求1所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于:步驟I中,在洞室的巖壁上鉆取的多個孔深度為40?70m的深孔以確定調(diào)溫圈的深度。
4.如權(quán)利要求1所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于:步驟I中,在洞室的巖壁上鉆取的多個孔包括I?3個用于參照的深度為40?70m的深孔和多個用于測量的深度在2?5m內(nèi)的淺孔。
5.如權(quán)利要求1所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于:步驟2中,一個孔內(nèi)的測溫探頭不少于兩個,所述測溫探頭預(yù)埋在孔的不同深度處,通過與測溫探頭相對應(yīng)的不同數(shù)據(jù)線共同連接到溫控儀上。
6.如權(quán)利要求1所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于,步驟2中,測溫探頭預(yù)埋的方式為:設(shè)置一根與孔的深度相對應(yīng)且管壁上設(shè)置有小孔的硬質(zhì)注漿管,所述測溫探頭連接上數(shù)據(jù)線并綁扎在注漿管上,所述的注漿管伸入到孔洞內(nèi)實現(xiàn)測溫探頭的預(yù)埋。
7.如權(quán)利要求6所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于:所述注漿管的端頭固定有錐形的導(dǎo)向帽,所述注漿管相鄰的測溫探頭之間固定有對中支架。
8.如權(quán)利要求3所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于:所述洞室的巖壁上鉆取的多個孔均為深孔時,深孔最內(nèi)側(cè)巖溫不隨深度變化的測溫探頭測得的溫度數(shù)據(jù)即為該深孔所在區(qū)域的巖溫數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求4所述的一種深埋洞室內(nèi)鉆孔注漿的地溫測試方法,其特征在于:所述洞室的巖壁上鉆取的多個孔包括I?3個用于參照的深孔和多個用于測量的淺孔時,首先記錄深孔最內(nèi)側(cè)巖溫不隨深度變化的測溫探頭測得的巖溫數(shù)據(jù)Tl和一個淺孔最深處測溫探頭測得的巖溫數(shù)據(jù)T2,將Λ T = Τ1-Τ2的數(shù)值作為其它孔深相同的淺孔測量的補償值,其余淺孔在進行巖溫測量時,均在讀取的巖溫數(shù)據(jù)上加上該補償值即可得出該淺孔所在區(qū)域的巖溫數(shù)據(jù)。
【文檔編號】E21B47/07GK104500045SQ201410778093
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】劉府生, 周青爽, 顧湘生, 趙新益, 尹士清, 邢中曉 申請人:中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司
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