电法探测冻结法施工效果技术应用与研究（修改） - 图文

电法探测冻结法施工效果

技术研究与应用

中煤邯郸特殊凿井有限公司

北京科技大学

2015年4月

目 录

1、项目来源 .............................................................................................. 1

1.1 概述 .............................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 ......................................................................... 3 1.3 电法探测研究现状 ..................................................................... 3 2、研究方法及内容 .................................................................................. 5

2.1 研究方法 ...................................................................................... 5 2.2 研究内容 ...................................................................................... 5 3、项目工程概况 ...................................................................................... 6

3.1 井筒技术特征 ............................................................................. 6 3.2 井筒工程地质特征 ..................................................................... 6 3.3 冻结孔布置参数 ......................................................................... 8 4、高密度电法的原理 .............................................................................. 9

4.1 岩(矿)石电阻率 ......................................................................... 9 4.2 均匀大地中电阻率的测定 ....................................................... 10 4.3 非均匀介质中的稳定电流场及视电阻率计算 ....................... 12 4.4 高密度电法不同装置采集方式 ............................................... 14 4.5 数据反演方法介绍 ................................................................... 20 4.6 工作流程 ................................................................................... 23 5、工作方案 ............................................................................................ 26 6、室内岩土电性测试 ............................................................................ 29 7、探测数据分析 .................................................................................... 32

7.1 首次探测数据分析 ................................................................... 32 7.2 探测数据三维分析 ................................................................... 47

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7.3 第四段冻结地层补充探测分析 ............................................... 51 7.4现场实测效果检验 .................................................................... 57 8、研究成果对现场的指导 .................................................................... 57 9、经济、社会效益及应用推广前景 .................................................... 59

9.1 经济效益 .................................................................................... 59 9.2 社会效益 .................................................................................... 59 9.3 应用推广前景 ............................................................................ 60 10、研究成果及技术创新 ...................................................................... 62 11、科技成果查新报告 .......................................................................... 64

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1、项目来源

1.1 课题的提出

人工地层冻结是目前广泛应用于加固软弱流动的富含水地层的加固和封水的一项土木工程技术，在我国已经经过了近70年的发展历程，应用范围和规模也不断加大，技术上也不断面临各种新的挑战。1、地下水流动导致冻结壁不交圈是挑战之一。

按我国建井施工手册建议，地下水渗流速度小于5m/天是适宜地层冷冻技术的条件，但实际工程中时常出现流速大大超限的情况，如山东古城煤矿井筒冻结，地下水流速达到了28m/天，这类问题分别在深圳地铁施工、河北丰城煤矿井筒冻结等50多个多工程中发生。有的导致严重的工程中断，如内蒙古建昌营矿副井冻结，经过半年多的地层处理才得以解决。

2、冻结壁局部厚度不均和不明是挑战之二

冻结壁结构需要达到设计的厚度和温度要求，是地下工程开挖砌筑前的必要保障，由于冻结器循环流量不均、地层热学特性的不均，地下水流水等复杂因素影响，导致冻结壁的发展不均衡，而冻结壁是隐蔽工程，不能直观观测到。这样导致在施工中出现冻结壁变形过大，或者突发破坏等工程事故，例如黑龙江东荣二矿风井，在井筒冻结段下部掘进过程中，冻结壁破坏出水导致淹井事故。 3、冻结管渗流盐水导致冻结壁“透窗”是挑战之三

低温盐水循环是向地层提供冷源的保障，但是冻结管在密封上

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出现问题，导致了盐水渗漏到地层，降低了地层结冰温度，而且不断的渗流导致冻结壁形成薄弱洞穴，致使工程开挖中才发现冻结壁结构物存在缺陷，出现地下涌水导致施工中断。

因此，进行冻结工程中的冻结壁形成状态的全范围监测，及时发现和解决问题是提高地层冻结技术所迫切需要攻克的技术难题。

目前冻结施工效果检测无成熟可靠的手段和探测仪器，冻结过程中主要依据盐水流量、盐水温度来分析均质正常地层冻土发展，对于地层异常区域或非正常冻结区冻结壁发展目前还没有办法进行分析与判断。为此，研究探索一种对冻结壁总体形成状态检测仪器与方法成为冻结行业一直探索的课题。

冻土和融土是地层冻结前后的突出变化，其在物理特性上的变化是掌握冻结壁结构的重要信息。众所周知, 自然界中水的电阻率只有

n?10?1到 n?101Ωm，水的矿化度愈高, 其电阻率愈低。但当气温降到

O℃以下时，水结成冰时, 其电阻率则急剧增大, 一般可达n?106~108Ωm。如果第四系沉积物或岩石中含有水份时, 则随着水的结冰, 该沉积物或岩石的电阻率也会急剧增长n~n?10倍。由此可见，利用冻融土电阻的变化，监控冻结壁形状和厚度是一条技术途径。

本项目以袁大滩煤矿斜井井筒冻结法施工效果探测为背景，首次利用高密度电测法对主、副斜井冻结施工效果进行探测研究，通过对冻结地层的探测，及时掌握了冻结壁的形成状态，为今后冻结壁形成状态直观检查开辟了一条新途径，提出了新方法。

其将电法测量应用于冻结探测施工技术中，必将对冻结技术发展

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7cv2.html