綜合測井技術(shù)在盾構(gòu)隧道工程中的應(yīng)用

高鵬飛

摘 要：地球物理綜合測井技術(shù)，廣泛運(yùn)用于工程施工建設(shè)的各個領(lǐng)域。通過獲得鉆井內(nèi)豐富的地質(zhì)物性信息，記錄鉆孔中巖石物理性質(zhì)的變化，推斷地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)環(huán)境，解決水文地質(zhì)等方面，越來越發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：綜合測井；井中電視；破碎；含水層；巖體完整程度

1 引言

我國首家煤炭行業(yè)運(yùn)用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行隧道施工在某煤礦投入生產(chǎn)。盾構(gòu)隧道在通過不良地質(zhì)條件地段施工過程中會對地層產(chǎn)生擾動，可能引起地表及周邊建筑物變形或沉降。特別是巖體的軟硬不均，斷裂，破碎，巖石風(fēng)化，水文等因素，直接影響隧道盾構(gòu)的安全施工。因此必須進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報，參照我國鐵路隧道施工超前地質(zhì)預(yù)測的經(jīng)驗，目前國內(nèi)常用的方法有地質(zhì)雷達(dá)法、超前鉆孔法和地質(zhì)分析法三種。文章主要介紹超前鉆孔測井技術(shù)。

2 綜合地球物理測井

地球物理測井方法：自然伽瑪、聲波測井、電阻率測井、自然電位測井、井溫、井斜測井、井中電視、鹽化等。

儀器設(shè)備：測井儀器采用北京中地英捷物探研究所生產(chǎn)的PSJ-2型數(shù)字測井儀。該系統(tǒng)由主機(jī)、電纜絞車、筆記本電腦、發(fā)電機(jī)，密度、井溫、井斜、聲波及電極系探管組成。井下電視采用武漢長勝工程檢測技術(shù)開發(fā)公司JL-IDOI（A）智能鉆孔電視成像儀。

3 綜合測井資料解譯

3.1 不同的巖石在各種測井曲線上有不同的物性特征，可用測井曲線來區(qū)分各種巖層。一般根據(jù)2～3種測井參數(shù)曲線的特征和一般規(guī)律，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)-地球物理特征及部分取芯資料，劃分出鉆孔的地層巖性及鉆孔的地球物理特征。

根據(jù)視電祖率、自然電位、聲波速度測井曲線解釋原則，將實測的測井曲線進(jìn)行綜合解釋分層，確定孔內(nèi)巖層結(jié)構(gòu)。

3.2 根據(jù)聲波速度測井曲線的解釋原則，將實測的聲速測井曲線進(jìn)行分層解釋，結(jié)合該孔代表巖塊或完整性巖體的物性指標(biāo)，依據(jù)規(guī)范中巖石完整性系數(shù)，確定孔內(nèi)巖層的破碎程度。根據(jù)該孔巖石完整性系數(shù)。（聲速測井結(jié)果看出，共有9層異常），分析巖石破碎和裂隙發(fā)育程度。

3.3 根據(jù)視電阻率、自然電位及井溫曲線異常綜合解釋原則：對含水層（段）相對高阻圍巖在視電阻率曲線上呈現(xiàn)低阻異常；自然電位曲線上自然電位幅值大，曲線偏離基線（零線）急劇上升或下降。井溫曲線出現(xiàn)不符合正常地溫增長規(guī)律，井溫梯度變化相對整孔溫度變化梯度值偏小，無明顯隨深度變化。結(jié)合井溫曲線，將實測的視電阻率、自然電位測井曲線的異常特征進(jìn)行綜合解釋分析，劃分含水層（段），確定富水異常區(qū)范圍。

3.4 井液電阻率測井（鹽擴(kuò)散法）：在含水層（段），鹽化后井液電阻率隨時間有明顯增加和位移，根據(jù)鹽化后井液電阻率隨時間的變化和鹽水柱的運(yùn)動方向，劃分含水層（段）并確定其補(bǔ)給關(guān)系。根據(jù)井徑測井實測數(shù)圈定井徑擴(kuò)大段。

3.5 智能鉆孔電視成像儀：定量分析鉆孔的破碎情況、裂隙的發(fā)育及長度、寬度、裂隙的產(chǎn)狀，計算鉆孔中破碎帶的面積，計算巖層破碎、裂隙的位置及在鉆孔中的長度、寬度、走向等。結(jié)合綜合測井資料確定巖層破碎、節(jié)理、裂隙發(fā)育情況。

4 測井曲線綜合解釋成果

綜合測井的成果解釋：結(jié)合上述各實測物性參數(shù)的逐個分析、解釋。綜合對比分析，運(yùn)用聲波速度曲線對孔內(nèi)巖層的破碎程度進(jìn)行評價；綜合視電阻率、自然電位、井溫、井液電阻率（鹽化）等測井參數(shù)進(jìn)行地下水評價；綜合井下電視進(jìn)行孔異常區(qū)綜合解釋評價。

5 結(jié)論與建議

綜合測井在盾構(gòu)隧道超前鉆孔地質(zhì)預(yù)報勘查中，取得了一系列效果。特別是對不良地質(zhì)中的軟硬巖體、破碎帶、巖石風(fēng)化程度、水文地質(zhì)方面，提供了科學(xué)的物探測井?dāng)?shù)據(jù)，減少不良導(dǎo)體對盾構(gòu)刀具的變形和損壞和盾構(gòu)施工所造成的影響，以便采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，確保盾構(gòu)隧道安全施工。建議：如果在隧道上方的地面上進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)或高密度勘查，對盾構(gòu)隧道在通過不良地質(zhì)體施工過程中對地層產(chǎn)生擾動，可能引起地表及周邊建筑物變形或沉降進(jìn)行勘查和監(jiān)測，將有一定的實際意義。