新峙頭隧道出口超前地質預報報告

新建鐵路太原至興縣鐵路工程〔太原至靜游段〕新峙頭隧道出口：DIK28+550～DK28+700段隧道超前地質預報報告(報告編號：TGP-TX1009)建設單位：山西太興鐵路有限責任公司設計單位：中鐵工程設計咨詢集團監(jiān)理單位：山西鐵建工程監(jiān)理咨詢施工單位：中鐵六局集團報告審核人：檢測負責人：檢測單位：中鐵六局集團橋隧分公司預報檢測中心二〇一〇年七月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、工作概況 1二、探測方法、設備及原理 1三、測線布置 2四、探測數(shù)據(jù)整理與分析 31．探測數(shù)據(jù)初步整理 32．探測數(shù)據(jù)計算分析 3五、數(shù)據(jù)處理成果圖表 41．檢測記錄與測段巖體參數(shù)表 42．三分量P波、SH波和SV波原始記錄波形圖 53．綜合成果圖 6六、結論及建議 7附表Ⅰ 9附：隧道地質超前預報儀檢測報告人員資質證明

一、工作概況中鐵六局集團檢測中心于2010年8月17日對新建太原至興縣鐵路工程〔太原至靜游段〕新峙頭隧道出口口DIK28+560～DK28+700范圍段進行了隧道地質超前預報檢測工作。工作中利用地質理論分析既有地質資料、并采用先進的地質超前預報技術相結合，目的是為隧道施工提供工作面前方的圍巖狀態(tài)、特征，以及施工中可能引發(fā)的地質災害位置、規(guī)模和性質。二、探測方法及設備1．探測方法本隧道地質超前預報依據(jù)的技術文件是鐵路工程施工技術指南TZ214—2005《客運專線鐵路隧道工程施工技術指南》，采用隧道地震反射波探測技術。隧道地震波超前預報技術TSP(TunnelSeismicPrediction)是利用地震波在不均勻、不連續(xù)地質體中產(chǎn)生反射波，實現(xiàn)隧道地質超前預報目的。地震波震源采用小藥量炸藥在隧道邊墻的風鉆孔中激發(fā)產(chǎn)生，激發(fā)炮孔在洞壁一側沿直線布置，一般采用24個炮孔。地震波的接收器也安置在孔中，一般左右壁各布置一個。地震波在巖石中以球面波形式傳播，當?shù)卣鸩ㄓ龅綇椥圆ㄗ杩共町惤缑鏁r，例如斷層、巖體破碎帶、巖性變化或巖溶發(fā)育帶等，一局部地震信號反射回來，一局部信號透射進入前方介質繼續(xù)傳播和發(fā)生反射〔見圖2.1〕。反射的地震波信號被高靈敏度的地震檢波器接收。地震波反射信號的傳播時間與傳播距離成正比，與傳播速度成反比，因此通過測量直達波速度、反射回波的時間、波形和強度，可以到達預報隧道掌子面前方地質條件的目的。圖2.1隧道地質超前預報原理圖接收探頭采用黃油耦合，定向安置孔中三分量檢波器；記錄檢波器接收孔、激發(fā)炮孔和隧道掌子面的里程，以及各炮孔之間的距離，填寫《隧道超前地質預報現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表》；爆破孔藥量一般控制在50～75克，采用炸藥起爆瞬時炸斷信號線，開路觸發(fā)采集信號的采集方式，在孔中灌滿水的條件下激發(fā)，按序依次起爆并進行數(shù)據(jù)采集。工作中對測線布置段和隧道掌子面巖體進行地質描述，用于資料解釋。2．探測儀器設備 本次探測采用的儀器設備是TGP206型隧道地質超前預報儀器。TGP206隧道地質超前預報系統(tǒng)包括儀器設備的配套局部和處理軟件兩大局部，其中儀器設備的配套局部包括有TGP206型儀器主機，接收傳感器，孔中定位安裝工具和電纜等附屬設備；處理軟件局部包括采集記錄編排處理模塊、繞射波歸位處理模塊及反射波極化處理等假設干模塊。

三、探測布置預報檢測時掌子面里程為DIK28+700；左右壁對稱各布置一個接收孔，接收孔里程為DIK28+765；激發(fā)孔布置在洞壁左側，激發(fā)孔的起止里程為DIK28+715～DIK28+745，激發(fā)孔的間距為1.5米，孔深為1.8米，共布置24個激發(fā)孔，其中由掌子面開始第13、24激發(fā)孔塌孔，未進行信號采集，激發(fā)炮孔距離當前隧道地面的高度為0.8～1.0米；接收孔距離掌子面6圖3.1隧道超前地質預報探測布置示意圖四、探測數(shù)據(jù)整理與計算分析1、探測數(shù)據(jù)初步整理現(xiàn)場采集的地震波數(shù)據(jù)，通過TGPprcm版本軟件進行處理。軟件處理系統(tǒng)具有：采集記錄質量檢查；三分量〔P波、SH波和SV波〕地震波的別離與提??；檢測段巖體力學參數(shù)計算；提供構造帶偏移與衰減成果圖、合成偏移成果圖、三分量偏移成果比照圖、構造分布與產(chǎn)狀成果等。2、探測數(shù)據(jù)計算分析在波形處理后，從地震波形記錄中拾取縱波波至和橫波波至，根據(jù)激發(fā)點與檢波器的距離可計算圍巖的縱波速度和橫波速度,和值的大小綜合反映了圍巖的物理力學性質，根據(jù)和值可直接計算動力學參數(shù)，即計算動彈性模量、動剪切模量和泊松比，計算式如下：(4-2-1)(4-2-2)(4-2-3)式中：—縱波速度；—橫波速度；—巖體的密度；—巖體動彈性模量；—巖體動剪切模量；—泊松比。根據(jù)繞射重疊法原理〔與常規(guī)地震反射資料處理中偏移流程的原理類似〕計算反射界面與隧道的相對位置，即與隧道中線的交角或至掌子面的距離。數(shù)據(jù)整理分析與地質結論的推斷是根據(jù)反射波的組合、動力學特征、巖體物理力學參數(shù)等資料，采取與既有地質勘察資料和地質條件相結合的方法，預報隧道掌子面前方的地質情況，如溶洞、軟弱巖層、斷層破碎帶及富水帶等不良地質體。五、數(shù)據(jù)處理成果圖表1．檢測記錄與測段巖體參數(shù)表表5－1工程名稱新橫嶺隧道出口預報里程DIK28+550～DIK28+700掌子面里程DIK28+700接收點里程DIK28+765激發(fā)點里程左壁：DIK28+715～DIK28+745檢波器間隔1激發(fā)孔間距1第一道縱向偏移距22激發(fā)點距掌子面7測段巖體參數(shù)波速縱波Vp＝3020橫波Vs＝15波速比Vp/Vs=2.01泊松比0.336彈性模量13819Mpa剪切模量5171MPa巖體密度2.3g2．三分量P波、SH波和SV波原始記錄波形圖①同側三波原始記錄波形圖〔激發(fā)孔同側〕②對側三波原始記錄波形圖〔激發(fā)孔對側〕：3．綜合成果圖六、結論及建議通過對新河下隧道進口超前地質預報檢測，預報隧道的DIK28+550～DIK28+700段地質條件如下：新峙頭隧道出口地質超前預報結論表6-1序號預報里程預報長度工程地質特征不良地質現(xiàn)象圍巖總體評價建議1DIK28+715～DIK28+745該段為激發(fā)孔的布置段，無水，中厚層狀，圍巖類別為Ⅴ級。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體較完整，巖質較硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。2DIK28+700～DIK28+67723微風化石灰?guī)r，無水～少水，發(fā)育多條小型構造破碎帶。1.DIK28+700～+692段發(fā)育一條與隧道左壁交角分別為113°的構造，構造為直立構造，施工中注意局部洞頂?shù)魤K；2.DIK28+678附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為87°的仰傾構造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體較完整，巖質堅硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。施工中注意局部洞頂?shù)魤K。3DIK28+677～+66017微風化石灰?guī)r，無水，發(fā)育多條小型構造破碎帶。1.DIK28+674處發(fā)育一條與隧道左壁交角為59°的直立構造；2.DIK28+670附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為54°的仰傾構造；3.DIK28+669～+661段發(fā)育多條與隧道左壁交角約在51°～102°的構造，構造以俯傾構造為主，夾有一條仰傾構造，施工中注意局部掉塊。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質堅硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。施工中注意局部可能存在掉塊現(xiàn)象。4DIK28+660～+64416微風化石灰?guī)r，無水，發(fā)育三條小型構造破碎帶。1.DIK28+658處發(fā)育一條與隧道左壁交角為122°的仰傾構造；2.DIK28+655處發(fā)育一條與隧道左壁交角為107°的仰傾構造；3.DIK28+649附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為79°的近似直立構造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質堅硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。施工中注意平安。序號預報里程預報長度工程地質特征不良地質現(xiàn)象圍巖總體評價建議5DIK28+644～+62024微風化石灰?guī)r，無水～少水，發(fā)育多條中小型構造破碎帶。1.DIK28+643～640段發(fā)育多條與隧道左壁交角在60°～118°之間的構造，以俯傾構造為主，夾有一條仰傾構造，施工該段注意拱頂?shù)魤K，局部可能有少量滲水；2.DIK28+635附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為103°的仰傾構造；3.DIK28+626附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為108°的仰傾構造；圍巖穩(wěn)定性稍好，巖體完整，巖質堅硬，節(jié)理裂隙發(fā)育。施工中注意局部洞頂?shù)魤K，掌子面開挖采用短進尺。6DIK28+620～+59228m微風化石灰?guī)r，無水，發(fā)育多條小型構造破碎帶。1.DIK28+618附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為51°的俯傾構造；2DIK28+616～613段發(fā)育多條與隧道左壁交角在71°～107°的俯傾構造和近似直立構造，該段局部圍巖破碎，注意洞頂?shù)魤K；3.DIK28+602附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為52°的俯傾構造；4.DIK28+600～593段發(fā)育兩條構造，分別為與隧道左壁交角為127°的直立構造和72°的俯傾構造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質堅硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。施工中注意洞頂?shù)魤K。7DIK28+592～+57517微風化石灰?guī)r，無水，發(fā)育多條小型構造破碎帶。1.DIK28+590和DIK28+591處分別發(fā)育兩條與隧道左壁交角約為120°的仰傾構造；2.DIK28+588附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為52°的俯傾構造；3.DIK28+579附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為106°的仰傾構造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質堅硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。施工中注意洞頂?shù)魤K或滑塌。8DK35+575～+55025m微風化石灰?guī)r，無水，發(fā)育多條小型構造破碎帶。1.DIK28+574附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為108°的仰傾構造；2.DIK28+544處發(fā)育一條與隧道左壁交角為77°的俯傾構造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質堅硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。施工中注意局部圍巖變化，確保隧道施工平安。建議：施工在DIK28+643～+640段、DIK28+616～613段、和DIK28+674附近要特別注意加強支護，注意洞頂?shù)魤K和坍塌。②由于物探方法