[關(guān)鍵詞]鉆孔注漿;巖溶塌陷;地質(zhì)災(zāi)害防治
1. 研究區(qū)概況
1.1氣象、水文
研究區(qū)地處北亞熱帶濕潤季風氣候區(qū),四季分明,雨水充沛,氣候溫和,光照充足。降雨量豐富,年最大降水量2294.2 mm(1954年),年最小降水量796.0 mm(2006年)。年平均氣溫16~17℃,7~8月氣溫最高(平均27.6~28.4℃),12月至翌年2月氣溫最低(平均3.6~5.9℃)。多年平均無霜期為239天,多年平均降雪10.6天,最大降雪深度20 cm,多年平均冰凍期86天。多年平均蒸發(fā)量1319.8 mm。
研究區(qū)位于長江中下游北岸,屬長江流域皖河水系。區(qū)內(nèi)地表水體發(fā)育,較大的水系為月山河。月山河位于勘查區(qū)的南部,自西向東流入石門湖,最后流進長江。月山河水位平均標高13.19 m,最高洪水位標高可達17.5 m,洪水期最高洪水位可達到潘家老屋東南部一帶。月山河的支流主要有馬鞍山河(流經(jīng)勘查區(qū)東北部),馬鞍山河自安慶銅礦經(jīng)馬山口由北向南流入月山河,馬鞍山河流量變化大,豐水期強降雨時,常淹沒兩側(cè)農(nóng)田,旱季枯水季節(jié)甚至斷流(天然狀態(tài)下)。受安慶銅礦疏干降水的影響,馬鞍山河的河床曾多次出現(xiàn)塌陷坑,河水直接通過塌陷坑灌入礦坑[1]。
1.2工程地質(zhì)條件
研究區(qū)內(nèi)分布的前第四系地層主要為三疊系中下統(tǒng),三疊系下統(tǒng)的和龍山組(T1h)、殷坑組(T1y)分布于勘查區(qū)的南部外圍,與本次治理的巖溶塌陷關(guān)系不密切,本次著重介紹三疊系的南陵湖組(T1n)、月山組(T2y)和銅頭尖組(T2t)。
①三疊系下統(tǒng)南陵湖組(T1n):廣泛分布于研究區(qū)內(nèi),區(qū)內(nèi)大部為第四系地層所覆蓋,僅在治理查區(qū)外圍的月形山、西馬鞍山及洞山一帶出露,巖性主要為灰、青灰色薄~中厚層灰?guī)r,由于受動力變質(zhì)作用的影響,局部變質(zhì)為白色薄~中厚層大理巖。
②三疊系中統(tǒng)月山組(T2y):主要分布于研究區(qū)外圍的北部,在東、西馬鞍山一帶出露,出露面積小,按其巖性特征分為三個巖性段:下段(T2y1):巖性主要為灰~灰白色薄層、中厚層白云質(zhì)大理巖,厚60 m;中段(T2y2):巖性主要為紫紅、棕黃色角礫狀大理巖,膠結(jié)物具明顯的層理,厚52 m;上段(T2y3):上部巖性主要為灰、紫灰、青灰色雜色粉砂巖,下部為黃綠色鈣質(zhì)粉砂巖夾不純的大理巖,厚43m。
本組地層與下伏地層呈整合接觸。
③三疊系中統(tǒng)銅頭尖組(T2t):在研究區(qū)外圍的北部出露,巖性可分為上、下兩部分。上部以灰紫、紫紅色粉砂巖為主,夾細砂巖、砂質(zhì)頁巖及透鏡狀細礫巖、含銅粉砂巖透鏡體,局部粉砂巖具綠簾石化;下部以紫紅色粉砂巖為主,夾砂質(zhì)頁巖,透鏡狀細礫巖、灰綠色含銅粉砂巖透鏡體,泥質(zhì)含量高。本組地層與下伏地層呈整合接觸。
研究區(qū)內(nèi)分布的第四系地層:①第四系上更新統(tǒng)(Q3dpl)主要分布于丘陵坡麓地帶,成因類型為坡洪積。在東馬鞍山河谷以西,巖性主要為棕黃、棕紅色粉質(zhì)黏土、黏土;東馬鞍山河谷以東,巖性主要為棕紅色含碎石黏土。厚度變化較大,厚2~18.5 m。②第四系全新統(tǒng)(Q4apl)主要分布于月山河及其支流的河漫灘,成因類型為沖洪積。在月山河谷地帶,厚度在3.50~6.00 m之間,其巖性一般上部為灰黃、褐黃色粉質(zhì)黏土,厚1.00~3.00m,中部為中粗砂、細砂,厚0.50~2.00 m,下部為礫卵石,厚2.00~3.00m。東馬鞍山河馬山口內(nèi)厚度在10.00~18.00 m之間,巖性主要為礫卵石,馬山口外厚度在5~9.00 m之間,巖性一般上部為灰黃粉質(zhì)黏土,厚1.00~3.00 m,下部為碎石土,厚2.00~3.00 m。
1.3水文地質(zhì)條件
1.3.1地下水含水巖組
研究區(qū)位于月山河谷水文地質(zhì)單元。北部為月形山、東西馬鞍山的丘陵地區(qū),分布富水性弱~極弱的碎屑巖和巖漿巖裂隙含水巖組和富水性中等~強碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組。南部為月山河谷,上部為富水性弱至中等的第四系松散巖類孔隙含水巖組,下部為富水性中等的碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組。研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖裂隙巖溶水分布廣泛,主要由三疊系中、下統(tǒng)月山組(T2y)和南陵湖組(T1n)組成。
三疊系中月山組中段(T2y2),巖性為角礫狀大理巖,巖性特點是原生晶洞發(fā)育,由于晶洞彼此之間往往連通,為地下水活動提供了良好的空間,該組巖溶發(fā)育較均勻,成層性特征明顯。巖溶形態(tài)以小溶孔、溶蝕裂隙為主,局部有溶洞。鉆孔單位涌水量q=0.154~1.226L/s·m,滲透系數(shù)K=0.214~1.204m/d,富水性中等—強。
三疊系下統(tǒng)南陵湖組(T1n),巖性為灰?guī)r、大理巖,巖溶發(fā)育,巖溶形態(tài)有溶洞、溶孔、溶蝕裂隙。巖溶分布不均勻,分布特點是:淺部較深部發(fā)育,呈水平帶狀分布。鉆孔單位涌水量q=0.0054~1.226 L/s·m,滲透系數(shù)K=0.0033~1.32 m/d,富水性中等~強。該含水巖組為銅礦礦體直接頂板,厚度大、分布廣,補給條件好,是礦區(qū)最主要直接充水含水巖組[2]。
1.3.2地下水補給條件
本區(qū)地下水主要是大氣降水補給,其次為地表水補給地下水。在天然狀態(tài)下,降水入滲,垂向補給丘陵地區(qū)的裂隙巖溶含水巖組、基巖裂隙含水巖組與第四系覆蓋區(qū)的孔隙含水巖組。后者間接補給下伏的裂隙巖溶含水巖組和基巖裂隙含水巖組。
銅礦礦道排水狀態(tài)下,地下水的補給仍以大氣降水為主,局部地段增加地表水(河水)及巖溶塌陷坑的倒灌。礦道排水量的變化、降水量與天然狀態(tài)下的地下水動態(tài)一樣,呈同步關(guān)系,枯水季節(jié)排水量小,而豐水期排水量大。同時,由于地表塌陷,河水倒灌,形成排水量高異常峰值。(銅礦礦道位于研究區(qū)正北部,最近距離約600 m,圖1)
1.3.3地下水徑流條件
天然狀態(tài)下,地下水的徑流與地表水一致,分別由研究區(qū)的北部流向南部的月山河,地下水徑流緩慢。
銅礦礦道排水狀態(tài)下,地下水徑流局部改變?yōu)榱飨虻V坑,地下水的徑流速度加大。目前已形成了以銅礦礦道為中心的降落漏斗,并向東南方向、正南方向和西南方向擴展相對穩(wěn)定的降落漏斗。降落漏斗總體形態(tài)呈北西向和北東向的帶狀,受北西向月山組層狀巖溶發(fā)育構(gòu)造帶、北東向巖體接觸帶,以及裂隙巖溶發(fā)育帶、富水帶的控制。
1.3.4地下水排泄條件
研究區(qū)地下水的排泄與區(qū)內(nèi)地下水的徑流場變化特征一致,包括銅礦礦道排水和自然排泄,銅礦礦道排水與開采情況關(guān)系密切。
2. 研究區(qū)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害特征
巖溶塌陷的形成需要具備三個基本條件,即①發(fā)育有淺層開口巖溶洞、隙的可溶巖;②分布有一定厚度的松散覆蓋層;③易于改變的地下水動力條件。巖溶塌陷的形成是巖溶洞隙、覆蓋層和地下水構(gòu)成的系統(tǒng)在多種因素影響下表現(xiàn)出來的失穩(wěn)過程。可溶巖地層溶蝕形成的洞隙為地面塌陷造成了空洞,第四系松散層是地面塌陷的運移物質(zhì),地下水的運動是地面塌陷發(fā)生的條件[3]。
地下巖溶形態(tài)主要為溶洞及溶蝕裂隙,根據(jù)近期完成的勘查成果,區(qū)內(nèi)施工的30孔就有20個鉆孔揭露有溶洞,溶洞總數(shù)為39個,總高度為91.9 m,鉆孔遇洞率達66.70%,單個鉆孔揭露溶洞一般1~2個,個別達4個,近一半的鉆孔揭露溶洞呈串珠狀分布,溶洞大小不一,洞高0.2~11.6 m,以洞高0.5~2.0 m最為常見,其充填特征呈現(xiàn)自淺至深,溶洞由全充填至無充填均有分布。巖溶發(fā)育特征與深度緊密相關(guān),經(jīng)統(tǒng)計分析,溶洞主要分布在地下15 m以上,勘查鉆孔揭露分布在15m以上的溶洞26個,占66.67%,15 m以上溶洞高度為70 m,占總高度的76.17%。在淺部25 m以上,鉆孔線巖溶率一般在10%~30%之間,個別孔達72.38%以上,平均鉆孔線巖溶率19.95%。
根據(jù)前期勘查成果,區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育程度分為三個等級,巖溶強烈發(fā)育區(qū)、巖溶中等發(fā)育區(qū)、巖溶弱發(fā)育區(qū)。潘家老屋及以西地區(qū)為巖溶強烈發(fā)育區(qū),潘家老屋以北和宣家屋地區(qū)為巖溶中等發(fā)育區(qū),宣家屋以西地區(qū)為巖溶弱發(fā)育區(qū)(圖2)。
3. 研究區(qū)巖溶塌陷危害及分布
3.1巖溶塌陷的分布規(guī)律
巖溶塌陷在空間上分布主要受巖溶發(fā)育程度及地下水動力條件變化特征的制約,根據(jù)本地區(qū)多次工作成果,本次勘查區(qū)范圍內(nèi)巖溶塌陷發(fā)育的強度以潘家老屋及以西地區(qū)最大,區(qū)內(nèi)塌陷坑的數(shù)量占勘查區(qū)內(nèi)總數(shù)的70.2%。潘家老屋以北和宣家屋地區(qū)巖溶塌陷也較發(fā)育,宣家屋以西地區(qū)巖溶塌陷零星發(fā)生。而巖溶發(fā)育特征主要與地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水力條件相關(guān)。
3.2巖溶塌陷的危害
勘查區(qū)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害破壞了建筑、交通和農(nóng)田土地,威脅人民生命財產(chǎn)安全,并且惡化環(huán)境,造成了嚴重的經(jīng)濟損失和社會影響,其危害包括地面塌陷引起的破壞損失及地下水位的下降引起的損失,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:毀壞農(nóng)田、損壞房屋、巖溶塌陷造成河流斷流,增加礦山排水成本,地下水位下降引發(fā)民井、地表水體干涸。
由于對巖溶地下水的排采(礦山采礦排水及供水井),地下水位下降,排水漏斗內(nèi)泉水干涸,水塘、民井水位降低至干涸,導致部分水稻田漏水改為旱地,另外,農(nóng)田供水的不足也影響部分耕地收成。地下水位還導致村莊居民飲用水困難。宣家屋北西側(cè)的宣灣水庫,1995年之前還可供其下游的水田灌溉,由于水庫蓄水減少,不能滿足需要,現(xiàn)下游的水田改為旱地。
3.3巖溶塌陷的發(fā)展趨勢預(yù)測評價
在安慶銅礦目前開采情況下,礦坑疏干排水降落漏斗處于階段性相對穩(wěn)定狀態(tài),并隨降雨周期性波動,降落漏斗內(nèi)的地下水位隨降雨變化而變化,每年枯季水位降低,雨季水位升高,周期性變化[4]。
根據(jù)巖溶塌陷的形成條件與影響因素以及安慶銅礦井下、地表等治理工程效果分析,區(qū)內(nèi)仍具備巖溶塌陷產(chǎn)生的基本條件,今后區(qū)內(nèi)巖溶塌陷的發(fā)展趨勢及影響范圍主要與區(qū)內(nèi)地下水水動力條件變化因素緊密相關(guān)。在現(xiàn)有開采設(shè)計范圍內(nèi),勘查區(qū)地下水流場相對穩(wěn)定,巖溶塌陷的范圍仍基本保持在現(xiàn)狀巖溶塌陷范圍內(nèi)。遇特大干旱年份或礦山大的突水事件,巖溶塌陷的范圍將隨著安慶銅礦地下水流場外擴向外圍擴展。
根據(jù)前述分析結(jié)果,現(xiàn)狀區(qū)內(nèi)地下水在降落漏斗邊緣地帶以及外圍趨于自然狀態(tài),未來可能引起區(qū)內(nèi)及周邊地下水動力條件發(fā)生改變的因素主要為大氣降水、河水位的波動變化等,巖溶塌陷發(fā)生的主要時間段為地下水快速上升以及下降期;在降落漏斗內(nèi)因受安慶銅礦疏干排水影響,地下水位波動變化較大,仍是巖溶塌陷易發(fā)生的重點地帶,全年均有可能發(fā)生。
3.4巖溶塌陷易發(fā)區(qū)評價
巖溶塌陷一般發(fā)生在淺覆蓋型巖溶區(qū),其發(fā)生與巖溶發(fā)育程度、松散層厚度、地下水動力條件密切相關(guān)。巖溶發(fā)育程度越高,松散層越薄則其發(fā)生的可能性越大,反之則可能性越小。地下水動力條件變化越強烈,則其發(fā)生的可能性越大。根據(jù)前期勘查報告成果,將本巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害分布區(qū)易發(fā)程度分為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、不易發(fā)區(qū)。具體為:潘家老屋及以西地區(qū)高易發(fā)區(qū);潘家老屋中北部中易發(fā)區(qū);宣家屋及其西部、南部中易發(fā)區(qū);潘家老屋東部中易發(fā)區(qū);潘家老屋西北部、宣家屋東北部低易發(fā)區(qū);宣家屋低易發(fā)區(qū)。
巖溶塌陷危險性等級的劃分根據(jù)上覆松散層特征、下伏地層巖溶發(fā)育程度、地下水動力條件、巖溶塌陷的發(fā)育程度及威脅對象綜合考慮。通過對區(qū)內(nèi)的巖溶塌陷活動程度及損失特征的綜合分析,控制區(qū)內(nèi)巖溶塌陷的主要條件為區(qū)內(nèi)地下水水位波動變化結(jié)合巖溶發(fā)育程度和第四系蓋層的特征,威脅對象作為危險性等級劃分的主要依據(jù)。分為6個巖溶塌陷危險性大區(qū),1個巖溶塌陷危險性中等區(qū),1個巖溶塌陷危險性小區(qū),1個非巖溶塌陷區(qū):潘家老屋東南部吳福云戶巖溶塌陷危險性大區(qū)(Ⅰ1)、潘家老屋南部祠堂周邊巖溶塌陷危險性大區(qū)(Ⅰ2)、潘家老屋西部巖溶塌陷危險性大區(qū)(Ⅰ3)、潘家老屋中西部巖溶塌陷危險性大區(qū)(Ⅰ4)、潘家老屋東北部巖溶塌陷危險性大區(qū)(Ⅰ5)、宣家屋巖溶塌陷危險性大區(qū)(Ⅰ6)、潘家老屋中部巖溶塌陷危險性中等區(qū)(Ⅱ)、潘家老屋中部巖溶塌陷危險性小區(qū)(Ⅲ)、巖溶塌陷無危險性區(qū)(Ⅳ)。
4. 鉆孔注漿工程布置
4.1鉆孔注漿可行性分析
根據(jù)前期勘查成果,鉆孔揭露溶洞發(fā)育頂深度1.60~28.35 m,平均12.49 m,發(fā)育底深度3.10~29.75 m,平均14.85 m。鉆孔所見39個溶洞中,埋深0~10 m的13個,占比33.33%;埋深10~15 m 的11 個,占比28.21%;埋深15~20 m 的9 個,占比23.08%;埋深20 m 以下的6 個,占比15.38%。統(tǒng)計結(jié)果顯示,埋深0~20 m的溶洞占比84.61%,且根據(jù)瞬變電磁物探解譯成果可知,研究區(qū)0~20 m以淺巖溶發(fā)育空間分布呈片狀、脈狀,連通性較強,20 m以深巖溶發(fā)育呈零星、單體狀,鉆探揭露溶洞高度0.8~1.5 m,洞高很小,且根據(jù)洞內(nèi)的硬質(zhì)充填物也可知其基本不具連通性。綜上條件綜合分析,可初步確定鉆孔注漿處理深度為15~20 m。
鉆孔注漿原理是在巖土界面及巖石中,高壓注入水泥漿封堵溶洞、溶蝕裂隙以及地下水潛蝕作用下形成的土洞、溶洞,充填土石中的裂隙,形成水平帷幕封堵地表水,以達到緩和由地表水或地下水活動而造成巖溶塌陷的目的。研究區(qū)鉆孔注漿處理深度為15~20 m,預(yù)計最大注漿壓力1.0 MPa,注漿泵流量38~90 L/min,市場上一般的鉆探設(shè)備可滿足施工工藝需求,是巖溶地區(qū)治理巖溶塌陷極為高效、經(jīng)濟、普遍的做法。
4.2鉆孔注漿范圍
根據(jù)要求,本次鉆孔注漿主要目的首先是消除已發(fā)生巖溶塌陷及因地面下沉引發(fā)的房屋變形區(qū)內(nèi)居民的威脅,同時對前期位于居民區(qū)內(nèi)勘查鉆孔揭露有溶洞的鉆孔進行注漿;然后消除居民區(qū)內(nèi)高易發(fā)區(qū)、危險性大、中等區(qū)居民的威脅。根據(jù)以上要求確定本次鉆孔注漿工程區(qū)范圍。主要以潘家老屋至馬山口的碎石道路為界,本次鉆孔注漿工程區(qū)主要位于該碎石路東南部的潘家老屋,其次為宣家屋分布的危險性大區(qū)。
4.3注漿工程布置
(1)第一階段注漿工程布置
潘家老屋東南部注漿孔具體布置(Ⅰ-1區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋東南部吳福云戶房屋附近,注漿處理面積352 m2,注漿孔主要布置在其東側(cè)水塘邊以及建筑物周邊,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度控制在15 m。該區(qū)共設(shè)置注漿孔10個。
潘家老屋南部祠堂注漿孔具體布置(Ⅰ-2區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋南部,面積813 m2,注漿工程主要布置在建筑物周邊,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度控制在20 m。該區(qū)共設(shè)置注漿孔17個。
潘家老屋西南部注漿孔具體布置(Ⅰ-3區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋西南部,面積513 m2,注漿工程主要布置在建筑物周邊,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度控制在15 m。該區(qū)共設(shè)置注漿孔15個。
潘家老屋中西部注漿孔具體布置(Ⅰ-4區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋中西部,面積1504 m2,注漿工程主要布置在建筑物周邊,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度控制在15 m。該區(qū)共設(shè)置注漿孔34個。
潘家老屋東北部注漿孔具體布置(Ⅰ-5區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋中西部,面積2124 m2,注漿工程主要布置在地表河流沿岸以及建筑物周邊,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度基本控制在15 m。
宣家屋注漿孔具體布置(Ⅰ-6區(qū)):該區(qū)位于宣家屋東南部潘秉正戶周邊,面積2853 m2,注漿工程主要布置在建筑物周邊,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度基本控制在15 m。
前期揭露溶洞的鉆孔注漿:
根據(jù)前期勘察階段資料成果,對位于居民區(qū)內(nèi)不在本次治理范圍內(nèi),揭露有溶洞的6個勘察孔進行注漿,注漿孔深度控制在20 m。
(2)第二階段注漿工程布置
潘家老屋東南部注漿孔具體布置(Ⅱ-1區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋東南部,面積約14100 m2,注漿工程主要布置在建筑物周邊以及東側(cè)靠近水渠邊,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度基本控制在15 m。該區(qū)共設(shè)置注漿孔101個。
潘家老屋東南部注漿孔具體布置(Ⅱ-2區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋西部,面積約16200 m2,注漿工程主要布置在建筑物周邊以及主要內(nèi)部道路,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度基本控制在15 m。該區(qū)共設(shè)置注漿孔150個。
潘家老屋東南部注漿孔具體布置(Ⅱ-3區(qū)):該區(qū)位于潘家老屋西部,注漿工程主要布置在建筑物周邊以及主要內(nèi)部道路,注漿孔中心距6~7 m,根據(jù)前期勘察成果,該區(qū)內(nèi)注漿孔深度基本控制在15 m(圖3)。
5. 鉆孔注漿工程設(shè)計
5.1鉆孔注漿工藝
本次鉆孔注漿的目的主要為充填淺部的溶洞和溶蝕裂隙,根據(jù)《注漿技術(shù)規(guī)程》(YS/T5211~2018)中6.1章節(jié)規(guī)定,充填注漿適用于采空區(qū)、溶洞、洞穴、土洞和裂縫等,故本次注漿工作采取充填注漿,采取孔口封閉注漿法,主要采取水泥漿,必要時采取水泥~水玻璃漿。
(1)鉆孔:本次注漿處理深度初步定為15~20 m,鉆孔均為垂直孔,開孔孔徑130 mm,鉆至基巖可適當減少孔徑,不小于91 mm,鉆進至基巖0.5 m深度,采用套管護壁。若鉆至預(yù)定深度中遇溶洞,應(yīng)鉆至溶洞底板下1.0 m(圖4)。
(2)注漿材料:主要為32.5級水泥、水玻璃速凝劑38~43Be',模數(shù)2.4~3.0。
(3)漿液配制:水泥漿液水灰比為0.8∶1~1∶1,注漿后期可適當控制在0.5∶1~0.6∶1。若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處,視情況先灌入中粗砂或稀的水泥砂漿對溶蝕腔體進行充填。按設(shè)計要求的水灰比用高速拌漿機拌合水泥漿液。
(4)注漿壓力:注漿壓力一般基巖中不小于0.1~0.3 MPa,巖土界面逐步加大到0.3~0.5 MPa,最大1.0 MPa。施工過程中根據(jù)注漿情況調(diào)整注漿壓力,注漿泵流量采用38~90 L/min。
(5)注漿結(jié)束標準:當注漿達到下列標準之一時,可結(jié)束該孔注漿:①注漿管孔口壓力上升到0.5 MPa以上,穩(wěn)定15 min。②注漿管孔口壓力未達0.5 MPa,但進漿量小于5 L/min,且持續(xù)15 min。③注漿鉆孔基巖完整,或多次注漿,孔口壓力超過1.0 MPa。④冒漿點已出注漿范圍3~5m。⑤單孔注漿量達到平均注漿量的1.5~2.0倍,且吸漿量明顯減少時,達不到上述標準時,應(yīng)清孔再次注漿。
(6)漿液擴散半徑:漿液擴散半徑是注漿治理中的一項重要參數(shù),但由于巖溶的發(fā)育在垂向及水平方向都是極不均勻的,無論是理論計算還是注漿試驗,均難以求得一個適用于整個地層的有代表性的漿液擴散半徑。根據(jù)月山同類工程注漿治理工程經(jīng)驗,基巖內(nèi)擴散半徑可按3.5m考慮,第四系內(nèi)擴散半徑可按0.75 m考慮。
6. 施工質(zhì)量檢測
本次鉆孔注漿效果檢測主要采取兩種方法,即注漿孔鉆孔取芯檢測和取芯鉆孔物探跨孔電磁波CT檢測。
(1)注漿孔鉆孔取芯檢測:采用鉆孔連續(xù)取芯,主要檢查溶洞充填物膠結(jié)情況或裂隙充填情況。取芯鉆孔數(shù)量不小于注漿孔總數(shù)的5%,設(shè)計取芯鉆孔23個,深度超過注漿深度5.0 m,設(shè)計孔深20~25 m,孔直徑不小于91 mm。注漿孔取芯鉆孔主要選擇在揭露溶洞發(fā)育、注漿量大及注漿過程中出現(xiàn)異常的注漿孔。
(2)取芯鉆孔物探跨孔電磁波CT檢測:電磁波CT法是利用無線電波(工作頻率1.5~32 MHz)在兩個鉆孔中分別發(fā)射和接收,根據(jù)不同位置上接收的場強,確定地下不同介質(zhì)分布的一種地下地球物理勘查方法,也稱井中無線電波透視法。設(shè)計發(fā)射孔23個,接收孔23個,共14640射線。
當電磁波通過不同的地下介質(zhì)傳播時,由于不同介質(zhì)對電磁波的吸收存在差異,如未充填的溶洞、裂隙等的吸收系數(shù)比其圍巖的吸收系數(shù)要大得多,在未充填的溶洞、裂隙背后的場強也就小得多,從而呈現(xiàn)負異常,像陰影一樣,利用這一差異來推斷目標注漿體的結(jié)構(gòu)和形狀,其原理與醫(yī)學CT相似。把發(fā)射機固定在鉆孔某一深度上不動而移動接收機進行測量,雙孔對發(fā)聯(lián)合反演進行CT電磁波法層析成像。
7. 結(jié)論
本文通過鉆孔注漿工程應(yīng)用,成果顯著,措施效果明顯,但需要注意的是施工中對其鉆孔注漿工藝技術(shù)把控應(yīng)格外注意,以防出錯影響工程質(zhì)量,在最后施工質(zhì)量檢測中,利用注漿孔鉆孔取芯檢測和取芯鉆孔物探跨孔電磁波CT檢測兩種方法,效果理想,圖件直觀,達到了預(yù)期的目的。