Способ выполнения обделки напорного туннеля в анизотропной породе Советский патент 1992 года по МПК E02B9/06 

со С

Использование: при строительстве подземных нефтехранилищ. Сущность изобретения: туннель 1 сооружают в слоистой породе 2. Порода 2 имеет трещины 3 напластования. Обделка туннеля 1 включает кольцо 4 и слой 5 зацементированной породы. По длине туннеля 1 располагают скважины 6 поперечными и продольными 8 рядами. Скважины 6 заглубляют в породу 2 на величину активной зоны 9. Вдоль туннеля 1 обделку снабжают дополнительными скважинами 10. Скважины 10 размещают двумя продольными рядами 11 и 12. Ряды 11 и 12 совмещают с направлением максимального модуля деформации породы Емакс. 2 ил.

Изобретение относится к строительству подземных гидротехнических сооружений, а именно к напорным туннелям, сооружаемым в анизотропных породах, и может быть использовано в строительстве подземных нефтехранилищ,

Цель изобретения - повышение трещи- ностойкости обделки путем увеличения тангенциальных сжимающих напряжений в наиболее водопроницаемом направлении породы.

На фиг.1 приведена обделка туннеля, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, разрез по продольной плоскости в направлении максимального модуля деформации породы (Емакс).

Туннель 1 сооружают в слоистой породе 2, имеющей взаимно перпендикулярные оси анизотропии по направлениям максимального и минимального модулей деформации породы Емакс и Емин. Направление Емакс выбирают совпадающим с трещинами напластования 3 в породе. Обделка туннеля 1 включает бетонное кольцо 4, примыкающий к нему слой 5 зацементированной породы и цементационные скважины 6, расположенные поперечными 7 и продольными 8 рядами по длине туннеля 1. Скважины 6 заглубляют в породу 2 на величину активной зоны 9 вокруг туннеля 1 в занапо- ренном состоянии. Скважины 6 в направлении Емакс выполнены скрещивающимися в поперечной плоскости туннеля 1.

Обделка снабжена скрещенными в продольном направлении туннеля 1 скважинами 10, которые размещены двумя дополнительными продольными рядами 11 и 12 в направлении Емакс с заглублением в породу 2 на величину активной зоны 9. В

VJ

ь N

00

о

промежутках 13 между поперечными рядами 7 скважины 10 расположены попарно - по одной паре 14 в рядах 11 и 12 (всего две пары в промежутке 13) и под максимальным углом 15 скрещивания в пределах промежутка 13. Центры 16 скрещивания скважин 10 заглублены в породу 2 на половину толщины 17 активной зоны 9.

Радиальная толщина 18 образуется при цементации скважины 10 в центре 16 скрещивания их от разрыва породы 2.

Способ выполнения обделки напорного туннеля в анизотропной породе осуществляют следующим образом.

По мере проходки туннеля 1 сооружают бетонное кольцо 4. Затем производят разбивку центров и бурение скважин 6 и 10. При этом в промежутке 13 расстояния между устьями скважин 10 в паре 14 и наклон скважин 10 к оси туннеля 1 выбирают таким образом, чтобы получить максимальный угол 15 скрещивания и заглубление центра скрещивания 16 в породу 2 на половину толщины 17 зоны 9. Скважины 10 в паре 14 выполняют пересекающимися. Бурение скважин 6 и 10, работы по цементации слоя 5 разбивают на этапы в зависимости от принятой технологии производства работ и начального состояния породы 2. Цементацию выполняют с предварительным размягчением и вымывом водой межпластового заполнителя.

При нагнетании в цементационные скважины 6 твердеющего раствора применяют метод как одиночной, так и групповой обработки скважин. Скважины 10 обрабатывают групповым методом, при котором в группу одновременного нагнетания объединяют по крайней мере две скрещенные скважины 10 (пару 14) и цементируют их под максимально возможным цементационным давлением.

В результате цементационного давления в скважинах 10 происходит гидравлический разрыв породы 2, инициируемый от центра 16 скрещивания, который образует радиальную трещину 18, увеличивающуюся в площади в процессе нагнетания. Выбирают максимальный угол 15 скрещивания, и расположение центра 16 скрещивания в середине толщины 17 зоны 9 способствует наибольшему обхвату трещиной 18 площадки как по толщине зоны 9, так и по длине промежутка 13.

Цементационное давление, действующее в плоскости радиальной трещины 18,

преодолевает естественные сжимающие напряжения в породе 2 и распирает ее, обжимая прилегающие к направлению трещины напластования по нормали к пластам, в результате при раскрытии трещины 18 компенсируется основная часть пластических деформаций. Тампонаж трещины 18 в раскрытом состоянии приводит к образованию избыточных сжимающих напряжений в тангенциальном направлении слоя 5 и к сохранению их после твердения раствора.

При занапоривании туннеля 1 внутренним давлением воды уровень сжимающих напряжений направления Емакс снижается в результате восприятия породой 2 внутренней нагрузки, одновременно за счет оставшейся части этих напряжений трещины напластования 3 по направлению Емакс оказываются надежно зажатыми, и фильтрующие трещины в обделке не возникают.

Формула изобретения

Способ выполнения обделки напорного туннеля в анизотропной породе, включающий возведение бетонного кольца, бурение цементационных скважин поперечными и

продольными рядами по длине туннеля с заглублением в породу на величину активной зоны вокруг туннеля в занапоренном состоянии, причем в направлении максимального модуля деформации породы

(Емакс) скважины выполняют скрещивающимися, отличающийся тем, что, с целью повышения трещиностойкости обделки путем увеличения тангенциальных сжимающих напряжений в наиболее водопроницаемом

направлении породы, скрещивание скважин выполняют с ориентацией плоскости скрещивания в продольном направлении туннеля, при этом скважины размещают двумя дополнительными продольными рядами в направлении максимального модуля деформации породы, а скважины в рядах выполняют скрещивающимися между собой и пересекающимися с бетонным кольцом на расстоянии, равном расстоянию между поперечными ряда) .и, с заглублением центров скрещивания в породу на половину толщины активной зоны.

JD

5

18