3.1.2. Методы обследования туннелей

При инженерных изысканиях в туннелях, когда необходимо установить характер и распределение горных пород и грунта, образцы горных пород и грунта берутся из-под земли для проведения испытаний в помещении с целью определения физических и механических свойств горных пород и грунта. Методы разведки, такие как выемка грунта, бурение, и геофизические исследования.

1) Копка

(1) Исследование котлована – грунтовый котлован, который вырывается вертикально вниз с помощью машин или рабочей силы или называется испытательным котлованом, а глубокий – разведочным колодцем. Участок разведки карьера можно разделить на круглые, овальные, квадратные, прямоугольные и т. д. По форме проема, а его площадь поперечного сечения составляет 1 м х 1 м, 5 м х 1 м. Выбор размера зависит от характера, назначения и глубины почвенного слоя. Глубина котлована обычно составляет от 2 до 3 м.

(2) Исследование траншеи – выкапывают длинный и узкий желоб, ширина которого обычно равна 0. 6 ~ 1. 0 м, длина зависит от потребности, глубина обычно меньше 2 м, рытье траншей подходит для мест, где коренная порода не является толстой, ее часто используют для отслеживания линии конструкции, для определения толщины и характера уклона слоя и остаточного слоя, и обнажения стратиграфической последовательности. Как правило, рытье траншеи следует устраивать перпендикулярно простиранию пласта или структурной линии.

2) Простое бурение

Простое бурение – метод, часто используемый в инженерно-геологических изысканиях, преимуществами которого являются легкий инструмент, небольшие размеры, удобство в эксплуатации, более быстрая съемка и низкая трудоемкость. Недостаток заключается в том, что с его помощью нельзя брать пробы почвы или пробы в ненарушенном состоянии, а также нелегко пробурить плотные или твердые породы. Обычно используемые простые буровые инструменты включают небольшие резьбовые сверла, сверла и лоянскую лопату.

(1) Изыскания винтовым буром

Конструкция бурового инструмента небольшого резьбового сверла включает в себя резьбовые буровые коронки и буровые штанги, которые просверливаются ручным роторным бурением под давлением, что подходит для связного грунта и субпесчаных слоев грунта. Можно получить образцы нарушенного грунта и глубину бурения меньше 6 м.

(2) Зонд для сверления

Буровой зонд, также называемый конусным зондом, заключается в использовании бурового инструмента, который устремляется вниз в почву, чтобы определить толщину рыхлой покрывающей породы или глубину заглубленной коренной породы на ощупь. Глубина разведки обычно до 10 м. Его часто используют для определения мощности лессовых пещер, болот, слабых грунтов и уклона их подошв.

(3) Лоянская лопата

Лоянская лопата для разведки заключается в том, чтобы использовать силу тяжести лоянской лопаты, врезаться в почву и просверлить круглое отверстие малого диаметра и большой глубины, в которое могут быть взяты тревожные пробы почвы. Глубина проникновения обычно составляет 10 м, а в лессовом слое она может достигать около 30 м.

3) Бурение

В инженерно-геологоразведочных работах бурение – один из важнейших и широко используемых методов разведки, позволяющий получить достоверные геологические данные о глубоких пластах. Обычно он используется при копании, потому что простое бурение не может достичь этой цели. Чтобы обеспечить качество инженерно-геологических буровых работ и избежать пропуска или неправильного обнаружения важных геологических границ, во время процесса бурения не следует оставлять подозрительных мест, а также следует проводить точный анализ и оценку полученных геологических данных. Используйте геологические данные, полученные в результате наземных наблюдений, для руководства буровыми работами и проверки результатов бурения. По способу разрушения горных пород бурение можно разделить на: ударное бурение, вращательное бурение, ударно-вращательное бурение и вибрационное бурение.

4) Геофизические исследования

Любой метод, основанный на различии физических свойств различных геотехнологий и использующий специальные инструменты для наблюдения естественных или искусственных изменений в физическом поле для оценки подземных геологических условий, в совокупности называется геофизической разведкой.

Геофизические исследования можно разделить на электроразведку, электромагнитную разведку, сейсморазведку, акустическое обнаружение, гравиметрическую разведку, магниторазведку и радиоактивную разведку. В туннельной инженерной геологии чаще используются электроразведка, сейсморазведка и геологоразведка.

Электроразведка – это оценка подземной геологии путем измерения разницы в электропроводности породы и почвы. Между слоями грунта существует определенная разница в проводимости, а измеренный слой имеет определенную длину, ширину и толщину, а относительная глубина заглубления не слишком велика; когда местность относительно плоская и факторы помех, такие как плавающий ток и промышленные мощности переменного тока не велики, с помощью электрических исследований можно добиться лучших результатов.

Сейсмическая разведка – это метод геофизических исследований для обнаружения подземных геологических условий путем распространения искусственно возбужденных упругих волн, основанных на различии упругих свойств горных пород и грунта. Сейсмическая разведка напрямую использует внутренние свойства (плотность и упругость) горных пород, является более точной, чем другие геофизические методы, и может обнаруживать большие глубины. В инженерно-геологических изысканиях сейсморазведка в основном используется для определения толщины перекрывающих отложений, заглубленной глубины и толщины горной породы, местоположения и возникновения зоны разлома и т. д.; для изучения упругости породы и для определения коэффициента упругости породы.

Геологический радар (электромагнитный метод разведки) – это электромагнитное устройство, которое использует отражение высокочастотных электромагнитных импульсных волн для обнаружения пластовых структур и заглубленных объектов в грунте. Поэтому его также называют георадиолокацией. Он излучает широкополосные импульсные волны под землей через передающую антенну. При обнаружении различий в диэлектрической проницаемости и проводимости различных сред они будут отражаться на их поверхности раздела, а электромагнитные волны, возвращающиеся на поверхность, будут приниматься приемной антенной. Цель определяется на основе полученного эхо-сигнала, и рассчитываются ее расстояние и положение. Может использоваться для обнаружения с воздуха, земли и скважин, но в основном на земле.

3.2. КЛЮЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ВЫБОРЕ ЩИТА

Щитовой метод является одним из самых передовых методов строительства подземных туннелей. С тех пор, как Брюнель впервые использовал выкопанную вручную технологию прямоугольного щита для рытья первого щитового туннеля под Темзой в 1825 году, технология щита прошла много испытаний. Более чем 190 лет сделали метод проходки защитных туннелей подходящим для строительства в любых гидрогеологических условиях, будь то мягкие, твердые, с грунтовыми водами или без них, проходка защитных туннелей может использоваться при строительстве подземных тоннелей.

Изобретение Брюнеля первого в мире щита – проложило только 370-метровый туннель и просуществовало 18 лет. Во время строительства он испытал пять огромных потоков воды, и шесть жизней были принесены в жертву. В настоящее время технология строительства защитных туннелей непрерывно совершенствуется во многих странах мира, но при продвижении и применении было несколько несчастных случаев. Около 70% этих несчастных случаев вызваны ошибками при выборе и проектировании защитных ограждений, которые повлияли на период строительства всего проекта, но также привели к большим экономическим потерям и ненужным человеческим жертвам.

Щиты изготавливаются «на заказ» в соответствии с конкретными особенностями, такими как инженерная геология, гидрогеология, формы рельефа, наземные здания, а также подземные трубопроводы и сооружения.