一種地下水封洞庫多參數立體地質結構評價方法

2023-05-28 03:02:01

專利名稱：一種地下水封洞庫多參數立體地質結構評價方法
技術領域：
本發明屬於地質結構評價技術領域，涉及一種地下水封洞庫多參數立體地質結構評價方法，用於建設地下儲水、儲油、儲氣等洞庫選址和施工建設中對工程巖體地質結構的全方位立體式進行評價。
背景技術：
在現有技術中，地下水封洞庫或儲油庫的建設對於地質條件具有較強的選擇性與依賴性，地下水封洞庫的選址與施工建設對所處的地質條件具有極高的要求，其建設施工過程中主要依靠圍巖的自穩特性，基本不需要支護措施，因此，開挖前對工程地質結構及巖體質量評價尤為重要，一方面可以避免盲目施工，減少工程的施工地質風險；另一方面可以節約工程投資，提高工程建設效率；因而開展地下水封洞庫的多參數立體地質結構評價的現實和經濟意義重大。目前在地下水封洞庫的工程建設中，對所處位置的地質體的結構評價往往是採用單一參數，比如RQD評價、抗壓強度Rc和完整性係數Kv等。這些單一參數的評價由於參數單一，科學性不夠，精確度小，因而具有一定的片面性，不能準確和全面的反映地質體所處環境的真實結構狀況，特別是其主體結構狀況。現有技術中還有的些評價系統儘管也是採用了多參數制，比如Q系統法和RMR分類法等，而且這些評價方法包含了巖體的多個參數，能較全面地反應評價巖體的結構質量，但是，由於其評價往往僅是對某一部位的巖體，不能完整地反應在建的地下水封洞庫工程巖體的全方位立體地質結構特徵，在實際工程施工和建設科學性要求方面仍存在著一定的局限性；如何對地下水封洞庫的多個參數進行全方位立體的綜合分析和評價，建立一套立體的地質結構模型，全面的、科學性的對地下水封洞庫工程巖體的整體地質結構進行綜合評價是業界專家們正在探討的技術任務， 至今尚未見有公開的報導和實際應用的案例。

發明內容
本發明的目的在於克服現有地下工程的巖體質量，特別是地下水封洞庫地質結構評價技術方法的不足，尋求探討一種利用現代電子計算機硬軟體系統，建立一種地下水封洞庫多參數立體結構評價方法，應用三維地質建模，對地下水封洞庫場區的巖體建立多參數立體地質結構評價的技術工藝和系統。為了實現上述目的，本發明對在建或擬建地下水封洞庫場區的多參數立體地質結構評價工藝過程為先在擬建地下水封洞庫所選地址的場區內布置選定數量的鑽探點並鑽挖成適應深度的鑽挖孔，再對各鑽挖孔的RQD參數進行統計和巖性分層統計；然後對鑽挖孔得到的地下結構物進行地下物樣本的物理力學實驗，並開展鑽挖孔孔內波速測試取得Kv 參數；最後對所取得的Kv參數進行統計並分別建立地下水封洞庫場區的立體地質結構模型並顯示結果；其具體步驟包括①選擇好地質勘探用鑽孔裝置和處理系統的計算機設備，在擬建地下水封洞庫的工程場區內布置每間隔10 100米直線距離的地下鑽挖孔，其鑽挖孔深度控制在地下水封洞庫底板下5 20米，並進行鑽孔取芯獲得地下物樣本，其地下物採取率為90% ；對所有取得的地下物樣本進行編錄，描述其巖性、節理髮育特徵、風化程度，統計RQD ；②對採取得到的地下物樣本分別進行標定，並分別進行室內物理力學試驗，分別取得單軸抗壓強度Rc的參數；③對所有場區內的鑽挖孔分別在所鑽挖孔內開展聲波測井，分別取得縱波速度和橫波速度，並計算鑽挖孔周圍巖體的完整性係數Kv值；④根據步驟①、②和③取得的各相應的RQD、Rc和Kv參數，採用電子計算機設備系統，對所得地下物樣本計算巖體質量BQ值；⑤再根據所得的RQD、Rc、Kv和BQ值，分別對鑽挖孔周圍巖體參數RQD、Kv進行全方位立體地質結構評價；⑥然後再對鑽挖孔周圍巖體參數BQ進行全方位立體地質結構評價，並分別得到評價後的結構模型及評價結果顯示。本發明彌補了地下水封洞庫立體地質結構評價的技術空白，與現有的地下水封洞庫建設工程的地質結構評價方法相比，具有工藝過程簡單，操作安全可靠，實用性好，評價結果科學有效等優點，具有廣泛的應用價值和開發前景。


圖1為本發明的工藝步驟原理示意框圖。圖2為本發明實施建設的RQD立體地質結構模型示意圖。圖3為本發明實施建設的波速立體地質結構模型示意圖。圖4為本發明實施建設的BQ立體地質結構模型示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例並結合附圖作進一步描述。實施例本實施例根據實地選址，對在建或擬建地下水封洞庫場區的多參數立體地質結構評價的工藝方法為先在擬建地下水封洞庫所選地址的場區內布置一定數量並鑽挖適應深度的鑽孔並鑽孔對各RQD參數統計和巖性分層統計；再對鑽挖孔得到的地下結構物進行巖石樣本的物理力學實驗，並開展鑽孔孔內波速測試取得Kv參數；然後對所取得的Kv參數進行統計並分別建立地下水封洞庫場區的立體地質結構模型；其具體步驟包括①選擇好地質勘探用鑽孔裝置和處理系統的計算機系統，在擬建地下水封洞庫的工程場區布置每間隔10 100米直線距離的地下鑽孔，其鑽孔深度在水封洞庫底板下5 20米，並進行鑽孔取芯，其地下物採取率為90%以上；對所有取得的樣本物進行編錄，描述其巖性、節理髮育特徵、風化程度，統計RQD ；②對採取得到的鑽孔物標定樣本，並進行室內物理力學試驗，分別取得單軸抗壓強度Rc的參數；③對所有場區內的鑽孔分別在鑽孔內開展聲波測井工作，分別取得縱波速度和橫波速度，並計算巖體的完整性係數Kv值；④根據步驟①、②和③取得的各相應參數，採用電子計算機系統，對所得地下物標本計算巖體質量BQ值；⑤根據所得的RQD、Re、Kv和BQ值，分別對巖體參數RQD、Kv進行立體評價；⑥然後對巖體參數BQ進行立體評價，並得到評價後的結構模型。本實施例在廣東沿海地區選擇的某地下水封洞庫擬建規模為500萬立方，佔地面積為2 2. 5平方公裡，根據所選地址的項目地質結構巖體質量評價需要，等間隔距離布置 42個鑽孔，其鑽孔深度在地下水封洞庫底部以下5 20米，其統計RQD及波速參數值見表 1 ；其統計室內試驗數據Rc見表2 ；其計算鑽孔周圍的巖體質量指標BQ值見表3 ；巖體質量指標RQD值綜合確定，巖體基本質量指標BQ按公式BQ = 90+3Rc+250Kv進行計算。表1 鑽孔巖性RQD及波速統計表
鑽孔統計表層底深度巖性RQD值波速& (m/s)70.0 80.0m微風化二長花崗巖98520080.0 90.0m微風化二長花崗巖98545090.0 100.0m微風化二長花崗巖985400100.0 110.0m微風化二長花崗巖985350110.0 120.0m微風化二長花崗巖985300120.0 130.0m微風化二長花崗巖985600130.0 140.0m微風化二長花崗巖985500140.0 145.9m微風化二長花崗巖985600145.9 148.4m中風化灰綠巖05200148.4 149.8m中風化二長花崗巖905300149.8 150.96m中風化灰綠巖05100 表2 鑽孔單軸抗壓強度試驗表
鑽孔深度 (m)單軸抗壓強度 (MPa)抗剪斷強度參數巖性飽和飽和內聚力 (MPa)內摩擦角 (度)ZKl21. 50二長花崗巖88. 2ZKl44. 00-45. 00二長花崗巖80. 4鑽孔深度 (m)單軸抗壓強度 (MPa)抗剪斷強度參數巖性飽和飽和內聚力 (MPa)內摩擦角 (度)ZKl86. 00二長花崗巖49. 2表3:鑽孔BQ計算結果表
權利要求
1. 一種地下水封洞庫多參數立體地質結構評價方法，其特徵在於先在擬建地下水封洞庫所選地址的場區內布置鑽探點並鑽挖成適應深度的鑽挖孔，再對各鑽挖孔進行RQD參數統計和巖性分層統計；然後對鑽挖孔得到的地下結構物進行地下物樣本的物理力學實驗， 並開展鑽挖孔孔內波速測試取得Kv參數；最後對所取得的Kv參數進行統計並分別建立地下水封洞庫場區的立體地質結構模型並顯示結果；其具體步驟包括①選擇好地質勘探用鑽孔裝置和處理系統的計算機設備，在擬建地下水封洞庫的工程場區內布置每間隔10 100米直線距離的地下鑽挖孔，其鑽挖孔深度控制在地下水封洞庫底板下5 20米，並進行鑽孔取芯獲得地下物樣本，其地下物採取率為90% ；對所有取得的地下物樣本進行編錄，描述其巖性、節理髮育特徵和風化程度，統計RQD ；②對採取得到的地下物樣本分別進行標定，並分別進行室內物理力學試驗，分別取得單軸抗壓強度Rc的參數；③對所有場區內的鑽挖孔分別在所鑽挖孔內開展聲波測井，分別取得縱波速度和橫波速度，並計算鑽挖孔周圍巖體的完整性係數Kv值；④根據步驟①、②和③取得的各相應的RQD、Rc和Kv參數，採用電子計算機設備系統， 對所得地下物樣本計算巖體質量BQ值；⑤再根據所得的RQD、Rc、Kv和BQ值，分別對鑽挖孔周圍巖體參數RQD、Kv進行全方位立體地質結構評價；⑥然後再對鑽挖孔周圍巖體參數BQ進行全方位立體地質結構評價，並分別得到評價後的結構模型及評價結果顯示。
全文摘要
本發明屬於地質結構評價技術領域，涉及一種地下水封洞庫多參數立體地質結構評價方法，用於建設地下儲水、儲油、儲氣等洞庫選址和施工建設中對工程巖體地質結構進行全方位立體式評價，先在擬建地下水封洞庫所選地址的場區內布置選定數量的鑽探點並鑽挖成適應深度的鑽挖孔，再對各鑽挖孔進行RQD參數統計和巖性分層統計；然後對鑽挖孔得到的地下結構物進行巖石樣本的物理力學實驗，並開展鑽挖孔孔內波速測試取得Kv參數；最後對所取得的Kv參數進行統計並分別建立地下水封洞庫場區的立體地質結構模型並顯示結果；具有工藝過程簡單，操作安全可靠，實用性好，評價結果科學有效等優點，具有廣泛的應用價值和開發前景。
文檔編號G01V9/00GK102436014SQ20111027669
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者彭振華, 李俊彥, 楊森 申請人:海工英派爾工程有限公司