新峙頭隧道出口超前地質(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)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(zhì)預(yù)報(bào)報(bào)告(報(bào)告編號(hào)：TGP-TX1009)建設(shè)單位：山西太興鐵路有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)單位：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)監(jiān)理單位：山西鐵建工程監(jiān)理咨詢(xún)施工單位：中鐵六局集團(tuán)報(bào)告審核人：檢測(cè)負(fù)責(zé)人：檢測(cè)單位：中鐵六局集團(tuán)橋隧分公司預(yù)報(bào)檢測(cè)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(cè)方法、設(shè)備及原理 1三、測(cè)線(xiàn)布置 2四、探測(cè)數(shù)據(jù)整理與分析 31．探測(cè)數(shù)據(jù)初步整理 32．探測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算分析 3五、數(shù)據(jù)處理成果圖表 41．檢測(cè)記錄與測(cè)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(jié)論及建議 7附表Ⅰ 9附：隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀檢測(cè)報(bào)告人員資質(zhì)證明

一、工作概況中鐵六局集團(tuán)檢測(cè)中心于2010年8月17日對(duì)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(jìn)行了隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)檢測(cè)工作。工作中利用地質(zhì)理論分析既有地質(zhì)資料、并采用先進(jìn)的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)相結(jié)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(zhì)災(zāi)害位置、規(guī)模和性質(zhì)。二、探測(cè)方法及設(shè)備1．探測(cè)方法本隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)依據(jù)的技術(shù)文件是鐵路工程施工技術(shù)指南TZ214—2005《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》，采用隧道地震反射波探測(cè)技術(shù)。隧道地震波超前預(yù)報(bào)技術(shù)TSP(TunnelSeismicPrediction)是利用地震波在不均勻、不連續(xù)地質(zhì)體中產(chǎn)生反射波，實(shí)現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)目的。地震波震源采用小藥量炸藥在隧道邊墻的風(fēng)鉆孔中激發(fā)產(chǎn)生，激發(fā)炮孔在洞壁一側(cè)沿直線(xiàn)布置，一般采用24個(gè)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(gè)。地震波在巖石中以球面波形式傳播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綇椥圆ㄗ杩共町惤缑鏁r(shí)，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(hào)反射回來(lái)，一局部信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)繼續(xù)傳播和發(fā)生反射〔見(jiàn)圖2.1〕。反射的地震波信號(hào)被高靈敏度的地震檢波器接收。地震波反射信號(hào)的傳播時(shí)間與傳播距離成正比，與傳播速度成反比，因此通過(guò)測(cè)量直達(dá)波速度、反射回波的時(shí)間、波形和強(qiáng)度，可以到達(dá)預(yù)報(bào)隧道掌子面前方地質(zhì)條件的目的。圖2.1隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)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(xiě)《隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)炸斷信號(hào)線(xiàn)，開(kāi)路觸發(fā)采集信號(hào)的采集方式，在孔中灌滿(mǎn)水的條件下激發(fā)，按序依次起爆并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。工作中對(duì)測(cè)線(xiàn)布置段和隧道掌子面巖體進(jìn)行地質(zhì)描述，用于資料解釋。2．探測(cè)儀器設(shè)備 本次探測(cè)采用的儀器設(shè)備是TGP206型隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀器。TGP206隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)包括儀器設(shè)備的配套局部和處理軟件兩大局部，其中儀器設(shè)備的配套局部包括有TGP206型儀器主機(jī)，接收傳感器，孔中定位安裝工具和電纜等附屬設(shè)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(shè)干模塊。

三、探測(cè)布置預(yù)報(bào)檢測(cè)時(shí)掌子面里程為DIK28+700；左右壁對(duì)稱(chēng)各布置一個(gè)接收孔，接收孔里程為DIK28+765；激發(fā)孔布置在洞壁左側(cè)，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(gè)激發(fā)孔，其中由掌子面開(kāi)始第13、24激發(fā)孔塌孔，未進(jìn)行信號(hào)采集，激發(fā)炮孔距離當(dāng)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(zhì)預(yù)報(bào)探測(cè)布置示意圖四、探測(cè)數(shù)據(jù)整理與計(jì)算分析1、探測(cè)數(shù)據(jù)初步整理現(xiàn)場(chǎng)采集的地震波數(shù)據(jù)，通過(guò)TGPprcm版本軟件進(jìn)行處理。軟件處理系統(tǒng)具有：采集記錄質(zhì)量檢查；三分量〔P波、SH波和SV波〕地震波的別離與提取；檢測(cè)段巖體力學(xué)參數(shù)計(jì)算；提供構(gòu)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?qǐng)D、構(gòu)造分布與產(chǎn)狀成果等。2、探測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)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(diǎn)與檢波器的距離可計(jì)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(xué)性質(zhì)，根據(jù)和值可直接計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)，即計(jì)算動(dòng)彈性模量、動(dòng)剪切模量和泊松比，計(jì)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(dòng)彈性模量；—巖體動(dòng)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(lèi)似〕計(jì)算反射界面與隧道的相對(duì)位置，即與隧道中線(xiàn)的交角或至掌子面的距離。數(shù)據(jù)整理分析與地質(zhì)結(jié)論的推斷是根據(jù)反射波的組合、動(dòng)力學(xué)特征、巖體物理力學(xué)參數(shù)等資料，采取與既有地質(zhì)勘察資料和地質(zhì)條件相結(jié)合的方法，預(yù)報(bào)隧道掌子面前方的地質(zhì)情況，如溶洞、軟弱巖層、斷層破碎帶及富水帶等不良地質(zhì)體。五、數(shù)據(jù)處理成果圖表1．檢測(cè)記錄與測(cè)段巖體參數(shù)表表5－1工程名稱(chēng)新橫嶺隧道出口預(yù)報(bào)里程DIK28+550～DIK28+700掌子面里程DIK28+700接收點(diǎn)里程DIK28+765激發(fā)點(diǎn)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(diǎn)距掌子面7測(cè)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(cè)三波原始記錄波形圖〔激發(fā)孔同側(cè)〕②對(duì)側(cè)三波原始記錄波形圖〔激發(fā)孔對(duì)側(cè)〕：3．綜合成果圖六、結(jié)論及建議通過(guò)對(duì)新河下隧道進(jìn)口超前地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測(cè)，預(yù)報(bào)隧道的DIK28+550～DIK28+700段地質(zhì)條件如下：新峙頭隧道出口地質(zhì)超前預(yù)報(bào)結(jié)論表6-1序號(hào)預(yù)報(bào)里程預(yù)報(bào)長(zhǎng)度工程地質(zhì)特征不良地質(zhì)現(xiàn)象圍巖總體評(píng)價(jià)建議1DIK28+715～DIK28+745該段為激發(fā)孔的布置段，無(wú)水，中厚層狀，圍巖類(lèi)別為Ⅴ級(jí)。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體較完整，巖質(zhì)較硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。2DIK28+700～DIK28+67723微風(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)水～少水，發(fā)育多條小型構(gòu)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(gòu)造，構(gòu)造為直立構(gòu)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(gòu)造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體較完整，巖質(zhì)堅(jiān)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(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)水，發(fā)育多條小型構(gòu)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(gòu)造；2.DIK28+670附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為54°的仰傾構(gòu)造；3.DIK28+669～+661段發(fā)育多條與隧道左壁交角約在51°～102°的構(gòu)造，構(gòu)造以俯傾構(gòu)造為主，夾有一條仰傾構(gòu)造，施工中注意局部掉塊。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質(zhì)堅(jiān)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(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)水，發(fā)育三條小型構(gòu)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(gòu)造；2.DIK28+655處發(fā)育一條與隧道左壁交角為107°的仰傾構(gòu)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(gòu)造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質(zhì)堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙稍發(fā)育。施工中注意平安。序號(hào)預(yù)報(bào)里程預(yù)報(bào)長(zhǎng)度工程地質(zhì)特征不良地質(zhì)現(xiàn)象圍巖總體評(píng)價(jià)建議5DIK28+644～+62024微風(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)水～少水，發(fā)育多條中小型構(gòu)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(gòu)造，以俯傾構(gòu)造為主，夾有一條仰傾構(gòu)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(gòu)造；3.DIK28+626附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為108°的仰傾構(gòu)造；圍巖穩(wěn)定性稍好，巖體完整，巖質(zhì)堅(jiān)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(kāi)挖采用短進(jìn)尺。6DIK28+620～+59228m微風(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)水，發(fā)育多條小型構(gòu)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(gòu)造；2DIK28+616～613段發(fā)育多條與隧道左壁交角在71°～107°的俯傾構(gòu)造和近似直立構(gòu)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(gòu)造；4.DIK28+600～593段發(fā)育兩條構(gòu)造，分別為與隧道左壁交角為127°的直立構(gòu)造和72°的俯傾構(gòu)造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質(zhì)堅(jiān)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(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)水，發(fā)育多條小型構(gòu)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(gòu)造；2.DIK28+588附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為52°的俯傾構(gòu)造；3.DIK28+579附近發(fā)育一條與隧道左壁交角為106°的仰傾構(gòu)造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質(zhì)堅(jiān)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(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)水，發(fā)育多條小型構(gòu)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(gòu)造；2.DIK28+544處發(fā)育一條與隧道左壁交角為77°的俯傾構(gòu)造。圍巖穩(wěn)定性較好，巖體完整，巖質(zhì)堅(jiān)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(qiáng)支護(hù)，注意洞頂?shù)魤K和坍塌。②由于物探方法