[发明专利]一种基于围岩富水特性动态评判的水幕钻孔优化设置方法

权利要求书

1.一种基于围岩富水特性动态评判的水幕钻孔优化设置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）根据库区地质条件确定水幕孔为水平水幕孔或垂直水幕孔，并设计水幕巷道；

（2）水幕巷道施工完毕后对水幕设计平面进行瞬变电磁试验，找出富水区和贫水区，并对富水区按照水幕孔间距14-20m布置水幕孔，贫水区水幕孔间距5-10m布置水幕孔；

（3）对水幕孔进行水幕试验，根据试验结果进行补孔；

在步骤（2）中，利用瞬变电磁试验判定富水区和贫水区的方法包括以下步骤：

（i）布置检测线：分别在水幕巷道的水平左边墙方向、水平右边墙方向、底板方向、60°左边墙方向和60°右边墙方向布置测线；

（ii）标记检测点：在每条测线上标记多个检测点，相邻检测点之间的间距相同且为9-11m；

（iii）进行检测：在每个检测点上放置接收线圈，在9-11m的距离处放置发射线圈，使用瞬变电磁仪进行检测获得磁场变化率；

（iv）将步骤（iii）所得磁场变化率结果用软件进行处理得到视电阻率，当视电阻率50Ω·m时判定为富水区，当视电阻率50Ω·m时判定为贫水区。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述确定水幕孔为水平水幕孔或垂直水幕孔的方法包括：对库区地质条件进行勘察并确定区域优势节理倾角，设计水幕孔的方向使得区域优势节理倾角方向与水幕孔的夹角大于50度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述水幕巷道的设计应当满足以下条件：与主洞室方向垂直；水幕巷道尽端超出洞室外壁不小于20m；水幕巷道到洞库洞顶的垂直距离满足式（1）所示的要求，

式（1），

其中，H_w为水幕巷道到洞库洞顶的垂直距离，单位为m，P为洞室上方填充气体的压力，单位为MPa。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述水幕巷道尽端超出洞室外壁20-30m；当水幕孔为水平水幕孔时，该水平水幕孔可以超出洞室外壁不小于10m，当水幕孔为垂直水幕孔时，该垂直水幕孔的孔深超出洞室底面不小于10m。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（ii）中相邻检测点之间的间距为10m，在步骤（iii）中在10m的距离处放置发射线圈。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其中，在步骤（2）中，在富水区布置水幕孔的水幕孔间距为14-17m，在贫水区布置水幕孔的水幕孔间距为8-10m。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（2）中，在富水区布置水幕孔的水幕孔间距为14-15m，在贫水区布置水幕孔的水幕孔间距为9-10m。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（3）中，所述水幕试验通常包括单一水幕孔注水回落试验和水幕孔连通性试验。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤（3）中，通过单一水幕孔注水回落试验，根据注水期流量和水头压力确定水幕孔平均渗透系数K₀，该K₀的计算公式如下方式（2-1）和式（2-2）所示，

式（2-1）， 式（2-2），

其中，K₀为每个水幕孔的平均渗透系数，m/s；Q₂为水幕孔注水阶段的流量表的稳定读数，即单个水幕孔的进水量，m³/s；P₂为水幕孔注水阶段的稳定水压，MPa；H为稳定水压换算的压力水头，m；L为孔深；r为水幕孔半径；

当K₀0.2 m/s时，认为水幕孔渗透性较差。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤（3）中，在水幕连通性试验中，利用奇数孔或偶数孔充水时，相邻孔水压上升如果小于0.1MPa时则判断水幕孔连通性不好，需要补孔。