综合测井技术在盾构隧道工程中的应用

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摘 要：地球物理综合测井技术，广泛运用于工程施工建设的各个领域。通过获得钻井内丰富的地质物性信息，记录钻孔中岩石物理性质的变化，推断地质构造和地质环境，解决水文地质等方面，越来越发挥重要的作用。

关键词：综合测井；井中电视；破碎；含水层；岩体完整程度

1 引言

我国首家煤炭行业运用盾构技术进行隧道施工在某煤矿投入生产。盾构隧道在通过不良地质条件地段施工过程中会对地层产生扰动，可能引起地表及周边建筑物变形或沉降。特别是岩体的软硬不均，断裂，破碎，岩石风化，水文等因素，直接影响隧道盾构的安全施工。因此必须进行超前地质预报，参照我国铁路隧道施工超前地质预测的经验，目前国内常用的方法有地质雷达法、超前钻孔法和地质分析法三种。文章主要介绍超前钻孔测井技术。

2 综合地球物理测井

地球物理测井方法：自然伽玛、声波测井、电阻率测井、自然电位测井、井温、井斜测井、井中电视、盐化等。

仪器设备：测井仪器采用北京中地英捷物探研究所生产的PSJ-2型数字测井仪。该系统由主机、电缆绞车、笔记本电脑、发电机，密度、井温、井斜、声波及电极系探管组成。井下电视采用武汉长胜工程检测技术开发公司JL-IDOI（A）智能钻孔电视成像仪。

3 综合测井资料解译

3.1 不同的岩石在各种测井曲线上有不同的物性特征，可用测井曲线来区分各种岩层。一般根据2～3种测井参数曲线的特征和一般规律，并结合区域地质-地球物理特征及部分取芯资料，划分出钻孔的地层岩性及钻孔的地球物理特征。

根据视电祖率、自然电位、声波速度测井曲线解释原则，将实测的测井曲线进行综合解释分层，确定孔内岩层结构。

3.2 根据声波速度测井曲线的解释原则，将实测的声速测井曲线进行分层解释，结合该孔代表岩块或完整性岩体的物性指标，依据规范中岩石完整性系数，确定孔内岩层的破碎程度。根据该孔岩石完整性系数。（声速测井结果看出，共有9层异常），分析岩石破碎和裂隙发育程度。

3.3 根据视电阻率、自然电位及井温曲线异常综合解释原则：对含水层（段）相对高阻围岩在视电阻率曲线上呈现低阻异常；自然电位曲线上自然电位幅值大，曲线偏离基线（零线）急剧上升或下降。井温曲线出现不符合正常地温增长规律，井温梯度变化相对整孔温度变化梯度值偏小，无明显随深度变化。结合井温曲线，将实测的视电阻率、自然电位测井曲线的异常特征进行综合解释分析，划分含水层（段），确定富水异常区范围。

3.4 井液电阻率测井（盐扩散法）：在含水层（段），盐化后井液电阻率随时间有明显增加和位移，根据盐化后井液电阻率随时间的变化和盐水柱的运动方向，划分含水层（段）并确定其补给关系。根据井径测井实测数圈定井径扩大段。

3.5 智能钻孔电视成像仪：定量分析钻孔的破碎情况、裂隙的发育及长度、宽度、裂隙的产状，计算钻孔中破碎带的面积，计算岩层破碎、裂隙的位置及在钻孔中的长度、宽度、走向等。结合综合测井资料确定岩层破碎、节理、裂隙发育情况。

4 测井曲线综合解释成果

综合测井的成果解释：结合上述各实测物性参数的逐个分析、解释。综合对比分析，运用声波速度曲线对孔内岩层的破碎程度进行评价；综合视电阻率、自然电位、井温、井液电阻率（盐化）等测井参数进行地下水评价；综合井下电视进行孔异常区综合解释评价。

5 结论与建议

综合测井在盾构隧道超前钻孔地质预报勘查中，取得了一系列效果。特别是对不良地质中的软硬岩体、破碎带、岩石风化程度、水文地质方面，提供了科学的物探测井数据，减少不良导体对盾构刀具的变形和损坏和盾构施工所造成的影响，以便采取适当的技术措施，确保盾构隧道安全施工。建议：如果在隧道上方的地面上进行地质雷达或高密度勘查，对盾构隧道在通过不良地质体施工过程中对地层产生扰动，可能引起地表及周边建筑物变形或沉降进行勘查和监测，将有一定的实际意义。