本發(fā)明涉及地下水封洞庫技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種地下水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法。

背景技術(shù)：

地下水封儲油洞庫，就是在穩(wěn)定的地下水位以下開挖巖洞，且洞壁不襯砌，利用洞庫周圍的地下水封堵巖體裂隙，實現(xiàn)封存油品的目的；圍巖長期穩(wěn)定是大型地下水封儲庫建設(shè)中面臨的核心問題之一。大型地下水封儲庫具有大斷面、大跨度洞室密集交錯，無襯砌，開挖后無結(jié)構(gòu)性回填，洞室內(nèi)油氣水共存，后期不具備維護條件等特點；國家標準工程巖體分級將巖體分為i～v類，可將第iii類進一步細分為iii1類和iii2類，將iv類進一步細分為iv1類和iv2類；不同巖體質(zhì)量類型的巖體對洞室開挖能夠造成不同的剪切破壞、張拉破壞等影響，總體來說：

(1)巖體質(zhì)量類型由i～v類依次變差，對洞室開挖過程造成的不利影響也對應(yīng)增大。

(2)當巖體質(zhì)量差于iii1類時，密集洞室開挖后兩相鄰洞室間巖柱內(nèi)豎向應(yīng)力集中疊加，在洞壁附近引起徑向拉應(yīng)力增大，容易造成洞周巖體環(huán)向開裂、巖壁逐層剝落坍塌等現(xiàn)象，使得名義洞徑逐步擴大，更進一步加重了應(yīng)力疊加的程度，給洞室的長期安全穩(wěn)定造成隱患。巖體質(zhì)量差于iv1類，巖體本身已經(jīng)難以自承載并會出現(xiàn)過大損傷區(qū)，已不宜采用現(xiàn)有斷面形式。

(3)當斷層破碎帶穿過洞室斷面時，如圖1中所示，如果破碎帶內(nèi)的巖體質(zhì)量與兩側(cè)巖體質(zhì)量相差1.5類及以上時，斷層破碎帶在豎向高應(yīng)力作用下，洞壁附近產(chǎn)生的徑向擠出效應(yīng)導(dǎo)致與其相鄰的巖體1徑向受拉破壞，引起巖體損傷或加重已有的損傷范圍?，F(xiàn)有技術(shù)采用傳統(tǒng)的鎖口錨桿2，對破碎帶進行支護并不能從本質(zhì)上改變破碎帶巖體的質(zhì)量，難以阻止破碎帶擠出效應(yīng)產(chǎn)生的徑向破壞。而且錨桿穿過兩側(cè)巖體又會造成新的滲漏通道，影響地下水封儲庫的水封安全；

(4)洞室開挖過程中，約占90％的位移發(fā)生在掌子面前(未開挖)10m和掌子面后(已開挖)20m范圍內(nèi)。

對于以上洞室開挖過程中出現(xiàn)的問題，傳統(tǒng)的設(shè)計與施工方法仍然采用錨桿加掛網(wǎng)噴漿的方式進行支護，現(xiàn)有的噴錨支護系統(tǒng)采用系統(tǒng)錨桿把圍巖破碎區(qū)域的巖體掛在內(nèi)部巖體上，并且通過隨機錨桿和鎖口錨桿對破碎帶進行加固，系統(tǒng)錨桿長度通常為6m，隨機錨桿和鎖口錨桿則更長。但是通過上述分析，錨桿錨在高應(yīng)力區(qū)的長期效果有待觀測，且錨桿支護時機通常為距掌子面50m之后，此時90％的圍巖變形已經(jīng)完成，損傷區(qū)已經(jīng)形成，對圍巖的長期穩(wěn)定不利。并且對于大型地下水封儲庫需要保水施工的要求，布置系統(tǒng)錨桿又會對新鮮巖體產(chǎn)生破壞，造成新的滲漏點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明針對大型地下水封儲庫的特點，提出一套圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，以保證大型地下水封儲庫圍巖長期穩(wěn)定。本發(fā)明提出一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

預(yù)測掌子面前的巖體質(zhì)量；

當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，進行超前預(yù)注漿；特別是預(yù)測結(jié)果中，相鄰巖體之間進行比較，對其中巖體質(zhì)量較差的巖體所在區(qū)域進行預(yù)注漿；

對掌子面后洞壁上的巖體進行后加固。

進一步地，所述預(yù)測掌子面前的巖體質(zhì)量包括：

預(yù)測掌子面前10～20m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量；

進一步地，所述對掌子面后洞壁上的巖體進行后加固包括：

對掌子面后洞壁上的巖體進行混凝土噴護。

進一步地，所述對掌子面后洞壁上的所述巖體進行后加固包括：

當掌子面后洞壁上的相鄰巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行注漿。

進一步地，所述對掌子面后洞壁上的所述巖體進行后加固包括：

對掌子面后洞壁上的斷層破碎帶巖體進行混凝土置換。

進一步地，所述對掌子面后洞壁上的斷層破碎帶巖體進行混凝土置換包括：

對掌子面后洞壁上斷層破碎帶質(zhì)量小于iv1類的巖體進行混凝土置換。

進一步地，所述預(yù)測掌子面前10～20m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量包括：

采用地質(zhì)雷達、和/或超聲波、和/或數(shù)字平臺中的破碎帶預(yù)測方法對所述掌子面前10～20m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量進行預(yù)測。

進一步地，所述水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，還包括：

當發(fā)現(xiàn)滲水時，圍繞出水點為中心布孔排水；

在滲水位置4～6m深度內(nèi)進行封堵。

本發(fā)明所述的水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，在洞室開挖過程中，對掌子面之前的巖體情況進行超前預(yù)測，在檢測到巖體之間存在巖體質(zhì)量類型的差別，并且差別在1.5類以上時，進行預(yù)注漿處理，使巖體的壓力保持均衡，有效消除掌子面前推過程中，洞壁圍巖由于壓力不均衡而造成的剪切，張拉，位移等破壞；當發(fā)現(xiàn)掌子面之后的巖體差別仍在1.5類以上時，則及時采用注漿或混凝土置換等方式進行加固，進一步消除壓力不均衡對洞室造成的不利影響，進而使水封儲庫的圍巖因壓力均衡而形成主動承載體系，增強洞室的穩(wěn)固性和安全性。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中對洞室圍巖的加固方式示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例1所述構(gòu)筑方法的流程圖。

圖3是本發(fā)明實施例2所述構(gòu)筑方法的流程圖。

圖4是本發(fā)明實施例3所述構(gòu)筑方法的流程圖。

圖5是本發(fā)明實施例4所述構(gòu)筑方法的流程圖。

圖6是本發(fā)明實施例5所述構(gòu)筑方法的流程圖。

圖7是本發(fā)明實施例6所述構(gòu)筑方法的流程圖。

圖8是本發(fā)明實施例7所述構(gòu)筑方法的流程圖。

圖9是本發(fā)明實施例8所述構(gòu)筑方法的流程圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

實施例1

如圖2中所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s1：預(yù)測掌子面前的巖體質(zhì)量；

步驟s2：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，進行超前預(yù)注漿；特別是預(yù)測結(jié)果中，相鄰巖體之間進行比較，對其中巖體質(zhì)量差的巖體所在區(qū)域進行預(yù)注漿；

步驟s3：對掌子面后洞壁上的巖體進行后加固。

本實施例所述的水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，在洞室開挖過程中，對掌子面之前的巖體情況進行超前預(yù)測，在檢測到巖體之間存在巖體質(zhì)量類型的差別，并且差別在1.5類以上時，進行預(yù)注漿處理，使巖體的壓力保持均衡，有效消除掌子面前推過程中，洞壁圍巖由于壓力不均衡而造成的剪切，張拉，位移等破壞；對掌子面之后的巖體及時加固，進一步消除壓力不均衡對洞室造成的不利影響；若對掌子面前巖體的預(yù)測結(jié)果顯示，相鄰巖體之間的差別小于1.5類，則不進行預(yù)注漿處理，直接進行洞室開挖向前推進掌子面，再對掌子面后的巖體進行及時加固；進而使水封儲庫的洞壁圍巖因壓力均衡而形成主動承載體系，增強洞室的穩(wěn)固性和安全性。

實施例2

如圖3中所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s21：預(yù)測掌子面前10m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量，根據(jù)實際經(jīng)驗和理論模擬，對洞室開挖進程中掌子面前10～20m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量類型進行預(yù)測，可得到較好的預(yù)測結(jié)果；

步驟s22：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，進行超前預(yù)注漿；

步驟s23：對掌子面后洞壁上的巖體進行后加固。

本實施例通過對掌子面前10m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量進行預(yù)測，在當巖體質(zhì)量類型差別較大時，進行預(yù)注漿，開挖后，對掌子面之后的洞壁巖體再進行加固，使洞室的圍巖壓力均衡而形成主動承載體系，進而提升洞室的穩(wěn)固性和安全性。

實施例3

如圖4所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s31：預(yù)測掌子面前12m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量；

步驟s32：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行超前預(yù)注漿；

步驟s33：對掌子面后洞壁上的巖體進行混凝土噴護。

本實施例是對掌子面之前的巖體進行預(yù)測，當預(yù)測結(jié)果顯示，相鄰巖體之間的差異在1.5類以上時，即相鄰巖體中，其中的一部分巖體質(zhì)量較差以至于在洞室開挖完成后不足以形成足夠的抗壓力，而影響洞室安全，對其進行預(yù)注漿處理，隨著洞室開挖，掌子面向前推進，對掌子面后的洞壁巖體進行混凝土噴護，使之形成足夠的支撐力，進而使洞壁巖體與混凝土噴護層共同形成主動承載體系，提升洞室的安全性和穩(wěn)固性。

實施例4

如圖5所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s41：預(yù)測掌子面前12m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量；

步驟s42：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行超前預(yù)注漿；

步驟s43：當掌子面后洞壁上的相鄰巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行注漿。

通過實際經(jīng)驗和理論測算，相鄰巖體之間的巖體質(zhì)量類型差別大于1.5類時，由于洞室開挖后，洞壁上巖體之間相互擠壓容易造成位移形變，在發(fā)現(xiàn)有差別在1.5類以的巖體，則對其中巖體質(zhì)量較差的巖體進行及時注漿處理，使處理后的洞壁巖體能夠形成環(huán)向壓應(yīng)力，形成主動承載體系，提升洞室的安全性和穩(wěn)固性。

實施例5

如圖6所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s51：預(yù)測掌子面前15m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量；

步驟s52：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行超前預(yù)注漿；

步驟s53：對掌子面后洞壁上的斷層破碎帶巖體進行混凝土置換；特別是對洞壁圍巖2m深度內(nèi)的斷層破碎帶進行補強加固或者混凝土置換。

本實施例是在實施例2的基礎(chǔ)上，若發(fā)現(xiàn)掌子面后的洞壁上，有斷層破壞帶巖體，則及時將其用混凝土進行置換，使洞壁上該位置有足夠強的抗壓力，使其與其他位置巖體能夠形成均衡的環(huán)向壓應(yīng)力，進而形成主動承載體系，提升洞室的穩(wěn)固性。

實施例6

如圖7所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s61：測掌子面前20m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量；

步驟s62：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行超前預(yù)注漿；

步驟s63：對掌子面后洞壁上斷層破碎帶質(zhì)量小于iv1類的巖體進行混凝土置換。

本實施例是在實施例4的基礎(chǔ)上，若發(fā)現(xiàn)掌子面后的洞壁上有斷層破壞帶巖體，且所述斷層破壞帶巖體質(zhì)量小于iv1類，則及時將其用混凝土進行置換，使洞壁上該位置有足夠強的抗壓力，若注漿后要達到iii2類巖體質(zhì)量的抗壓力，經(jīng)過粗略計算，破碎帶內(nèi)注入的水泥漿材料至少需達到約15mpa的抗壓強度，再考慮到巖體注漿材料不一定能充分填滿裂隙，所以材料的抗壓強度至少要在6個小時達到25mpa；將斷層破碎帶進行置換后，使其與其他位置巖體能夠形成均衡的環(huán)向壓應(yīng)力，進而形成主動承載體系，提升洞室的穩(wěn)固性和安全性。

實施例7

如圖8所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s71：采用地質(zhì)雷達、和/或超聲波、和/或數(shù)字平臺中的破碎帶預(yù)測方法對所述掌子面前15m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量進行預(yù)測；

步驟s72：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行超前預(yù)注漿；

步驟s73：對掌子面后洞壁上斷層破碎帶質(zhì)量小于iv1類的巖體進行混凝土置換。

所述地質(zhì)雷達、超聲波為較為成熟的地質(zhì)超前預(yù)報采用方法，數(shù)字平臺中的破碎帶預(yù)測也是行業(yè)內(nèi)普遍認可的巖體質(zhì)量測算方法，掌子面之前的巖體質(zhì)量測算是本申請所述方法的第一步驟，較為準確的預(yù)測結(jié)果，可使后續(xù)的預(yù)注漿，及掌子面后的后加固的操作更加準確高效，最終使洞壁圍巖形成主動承載體系，提升洞室的穩(wěn)固性和安全性。

實施例8

如圖9所示，本實施例所述的一種水封洞庫圍巖主動承載體系的構(gòu)筑方法，包括如下步驟：

步驟s81：采用地質(zhì)雷達、和/或超聲波、和/或數(shù)字平臺中的破碎帶預(yù)測方法對所述掌子面前20m范圍內(nèi)的巖體質(zhì)量進行預(yù)測；

步驟s82：當預(yù)測結(jié)果為相鄰巖體的巖體質(zhì)量類型差別在1.5類以上時，對巖體質(zhì)量較差的巖體進行超前預(yù)注漿；

步驟s83：對掌子面后洞壁上斷層破碎帶質(zhì)量小于iv1類的巖體進行混凝土置換；

步驟s84：當發(fā)現(xiàn)滲水時，圍繞出水點為中心布孔進行排水；

步驟s85：在滲水位置6m深度內(nèi)進行封堵。

本實施例中步驟s81-s83的實施方式，請參見實施例7中說明，在此不再贅述；在上述各步驟實施過程中或?qū)嵤┖螅舭l(fā)現(xiàn)滲水時，圍繞出水點為中心布孔進行排水；在滲水位置6m深度內(nèi)進行封堵，及時消除因滲水而對洞室的開挖造成的不利影響，從而使洞壁圍巖經(jīng)過掌子面之前的預(yù)注漿，及掌子面之后的后處理，保證洞室圍巖的環(huán)向壓應(yīng)力足夠均衡，進而保障洞室的穩(wěn)固性和安全性。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。