深孔鉆探是獲取地表以下準(zhǔn)確地質(zhì)資料的重要方法，深孔鉆探工作需在工程地質(zhì)調(diào)繪、物探工作基礎(chǔ)上進(jìn)行。

深孔鉆探的目的是驗(yàn)證深部地層層序、巖性、巖體完整程度，確定斷層在深部的位置、寬度、破碎程度，驗(yàn)證物探異常性質(zhì)。

一、深孔鉆探及孔內(nèi)測試試驗(yàn)技術(shù)要求

(1)鉆孔位置和數(shù)量應(yīng)視地質(zhì)復(fù)雜程度而定。可溶巖與非可溶巖接觸部位及地層層序復(fù)雜部位等重要地質(zhì)界線、斷層破碎帶、大型物探異常部位、可能產(chǎn)生突水(泥)地段等應(yīng)有鉆孔控制。

(2)鉆孔孔深應(yīng)至隧底以下3～5m，遇溶洞、暗河時(shí)應(yīng)適當(dāng)加深至溶洞及暗河底以下5m。

(3)深孔鉆探前，應(yīng)根據(jù)鉆孔任務(wù)書的要求進(jìn)行深孔設(shè)計(jì)，其內(nèi)容主要包括：

1)熟悉鉆探技術(shù)任務(wù)書，根據(jù)推斷的地質(zhì)情況繪制鉆孔柱狀圖，并注明地層等級、層次、層厚、深度、孔壁情況等;

2)根據(jù)地質(zhì)要求和鉆機(jī)類型及主要鉆具設(shè)備等確定開孔直徑和終孔直徑;

3)確定該鉆孔的換徑區(qū)段。

4)確定鉆進(jìn)方法，如使用鉆頭的直徑、種類、規(guī)格、套管的規(guī)格以及是否使用沖洗液等。

5)編制鉆孔設(shè)計(jì)圖。

(4)鉆進(jìn)中應(yīng)滿足以下要求：

1)一般地層回次進(jìn)尺不大于1m，破碎帶不大于0.5～0.7m;不同地層分層誤差不應(yīng)超過0.1m。

2)鉆探孔深最大允許偏差為±2‰，每鉆進(jìn)50m必須校正一次，孔斜每100m不超過1.5°，累計(jì)孔斜不超過4°，每鉆進(jìn)50m必須校正一次。

3)應(yīng)做好水位觀測和記錄，并取樣進(jìn)行水質(zhì)分析。

4)水文地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶隧道，應(yīng)做好水文地質(zhì)試驗(yàn)，測定地下水的流速、流向及巖土體的滲透性，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地下水動態(tài)觀測。

5)應(yīng)取代表性巖土試樣進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。

(5)應(yīng)考慮深孔的綜合利用。

(6)鉆孔孔徑、鉆探工藝等應(yīng)滿足孔內(nèi)各項(xiàng)測試、試驗(yàn)的技術(shù)要求。一般規(guī)定采取巖石試樣的鉆孔直徑不小于91mm，抽水試驗(yàn)鉆孔的直徑不小于110mm，進(jìn)行現(xiàn)場測試的鉆孔直徑應(yīng)大于測試探頭直徑一級以上。鉆探及試驗(yàn)的工作程序如圖3-83所示。

圖3-83施鉆與孔中綜合試驗(yàn)工作程序框圖

二、孔內(nèi)綜合測試試驗(yàn)

1. 綜合測井

綜合測井方法是利用不同巖土體的電化學(xué)活動、電阻率、伽瑪射線、自然伽瑪?shù)牟町悾瑤r體(石)聲學(xué)特性，人工鹽化井液在地下水的自然滲透作用下井液或鹽水柱隨時(shí)間發(fā)生的變幅、淡化和移動規(guī)律，從而確定地層巖性、溶洞、破碎帶、裂隙帶及其深度與厚度，判斷巖石的軟硬完整程度，確定含水層深度、厚度、流速、涌水量、滲透性、補(bǔ)給關(guān)系、富水性及地下水活動規(guī)律，提供地層物性參數(shù)，尋找鉆探中未發(fā)現(xiàn)的薄層，驗(yàn)證、補(bǔ)充鉆探結(jié)果，確定煤層深度及厚度。工程測井方面，測量鉆孔井斜、井徑變化及地層溫度變化。綜合測井技術(shù)是達(dá)到深孔鉆探一孔多用的手段之一。宜萬鐵路復(fù)雜巖溶隧道深孔鉆探中，對每一個深孔均進(jìn)行了綜合測井。

如：JZ-Ⅲ03-馬2孔鉆探深度608.12m，于2004年4月21日至23日進(jìn)行自然電位、視電阻率電位、視電阻率頂?shù)撞刻荻�、人工伽瑪、自然伽瑪、聲速、井徑、鹽化擴(kuò)散，工程測井對井斜、井溫測量，共完成各種測井5 089m，測斜點(diǎn)38點(diǎn)，測溫點(diǎn)122點(diǎn)。測井資料綜合分析認(rèn)為：人工伽瑪曲線反映，在36.40m以上為巖溶發(fā)育組，自然伽瑪曲線反映有泥成分充填;72.40～76.80m為溶洞，46.20～49.40m、66.20～66.80m有裂隙、溶蝕現(xiàn)象;各曲線反映76.80m以下地層完整，巖性均勻，特別在502.40m以下，灰?guī)r成分較純;該孔水位測井過程中呈緩慢下降趨勢，測井結(jié)束時(shí)，水位降至233.1m，鹽化曲線平直，無地下水運(yùn)動;孔底溫度第一次觀測20℃，第二次觀測20.5℃，地溫梯度小于1℃/100m，屬正常地溫區(qū)。綜合測井成果圖如圖3-84所示。

圖3-84馬鹿箐隧道JZ-Ⅲ03-馬2孔測井曲線綜合解釋成果圖

DZW—自然電位;DLW—視電阻率電位;DLT—視電阻率梯度;HGG—人工伽瑪;HG—自然伽瑪;SV—聲速;JJ—井徑;

ρSD—視電阻率電位值;ρST—視電阻率梯度值; δ—密度值;V—聲波速度值

2. 深孔孔內(nèi)水文地質(zhì)試驗(yàn)

深孔孔內(nèi)水文地質(zhì)試驗(yàn)主要包括抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)。

隧道深孔水文地質(zhì)試驗(yàn)不同于一般鉆孔的常規(guī)水文地質(zhì)試驗(yàn)，它對鉆探工藝、試驗(yàn)設(shè)備能力有較高的要求，試驗(yàn)方法的正確與否關(guān)系到試驗(yàn)成果的精度及滲透系數(shù)的計(jì)算，從而影響到應(yīng)用滲透系數(shù)進(jìn)行隧道涌水量預(yù)測的正確性。下面結(jié)合宜萬鐵路隧道深孔水文地質(zhì)試驗(yàn)工作，對隧道深孔水文地質(zhì)試驗(yàn)方法進(jìn)行探討。

(1)隧道深孔的特殊性。隧道深孔與一般水文地質(zhì)鉆孔相比，具有以下一些特點(diǎn)：

①隧道深孔一般位于分水嶺上，海拔較高，鉆孔深度較大，水位埋藏深，穿越的地層多。

②在隧道深孔內(nèi)不但要了解地層、構(gòu)造、巖溶、裂隙、地下水位等情況，還要進(jìn)行各種測試工作，以獲取更多的巖層參數(shù)，如物探測井、水文地質(zhì)試驗(yàn)、地應(yīng)力測試、瓦斯測試、地下水位長期觀測等，每一項(xiàng)測試完成后都要保證鉆孔的完整性，以便下一項(xiàng)測試工作的順利進(jìn)行。

③隧道深孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于鉆探設(shè)備能力和工藝水平的限制，鉆孔每到一定的深度需要變小口徑鉆進(jìn)，一般鉆孔深部直徑為∅91mm、甚至∅77mm，如此小的孔徑給水文地質(zhì)試驗(yàn)帶來極大的困難。

(2)隧道深孔水文地質(zhì)試驗(yàn)方法的選擇。為了測定巖層裂隙、斷裂帶的滲透性，主要采用抽水、壓水、注水、提水等試驗(yàn)方法。通常情況下，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，先采用綜合測井確定地層巖性、溶洞、破碎帶、裂隙帶及其深度與厚度，判斷巖石的軟硬完整程度等狀況后，合理選取試驗(yàn)段并進(jìn)行試驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)的針對性強(qiáng)，缺點(diǎn)是鉆孔深度大時(shí)水文地質(zhì)試驗(yàn)困難、試驗(yàn)方法難以選擇。