大田庄2号出口(DK1097+685～DK1097+556)-潘-李

新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设中铁工程设计咨询集团有限公司 第 1 页 共 12 页 新新 建建 山山 西西 中中 南南 部部 铁铁 路路 通通 道道 大田庄大田庄 2 2 号隧道号隧道 出口 出口 TSPTSP 超前地质预报报告超前地质预报报告 DK1097 685DK1097 685 DK1097 556DK1097 556 中铁工程设计咨询集团有限公司中铁工程设计咨询集团有限公司 山西中南部铁路通道超前地质预报项目部山西中南部铁路通道超前地质预报项目部 2012 年年 10 月月 11 日日 新建山西中南部铁路通道大田庄 1 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设中铁工程设计咨询集团有限公司 第 2 页 共 12 页 新新 建建 山山 西西 中中 南南 部部 铁铁 路路 通通 道道 大田庄大田庄 2 2 号隧道号隧道 出口 出口 TSPTSP 超前地质预报报告超前地质预报报告 DK1097 685DK1097 685 DK1097 556DK1097 556 报告编写 王虎 田云程 复 核 田云程 审 核 李 海 审 定 潘瑞林 中铁工程设计咨询集团有限公司中铁工程设计咨询集团有限公司 山西中南部铁路通道超前地质预报项目部山西中南部铁路通道超前地质预报项目部 2012 年年 10 月月 11 日日 新建山西中南部铁路通道大田庄 1 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设中铁工程设计咨询集团有限公司 第 3 页 共 12 页 目目 录录 一 前言 4 二 隧道概况 4 三 预报方法及原理 5 四 预报数据采集 6 五 资料分析 7 六 预报结果 7 七 结论与建议 8 八 附图 9 新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设计咨询集团有限公司 第 4 页 共 12 页 一 前言一 前言 本次对山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道出口采用地震反射波法 TSP203 进行了超前地质预报 掌子面里程 DK1097 685 由掌子面向小 里程方向进行预报 主要预报内容为 断层构造及断层破碎带 节理 裂隙较发育带 侵入接触带 软弱带 位置 大小 规模及富水等情况 可能引发隧道塌方 冒顶的具体段落 地下水赋存状态及可能突水 涌水的位置 洞内探测工作于 2012 年 10 月 10 日完成 随后进行资料的整理分析 并于 2012 年 10 月 11 日提交了相应的成果报告 二 隧道概况二 隧道概况 新建铁路山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道位于山东省沂源县大田庄 村西南侧 隧道里程为 DK1097 520 DK1098 018 全长 498m 隧道最大 埋深为 32m 隧道出口位于沂源县大田庄村附近 交通相对便利 隧道穿越低山区 构造简单 洞身围岩为奥陶系中统马家沟组 O2m 灰 岩 岩质坚硬 发育两组节理 围岩较完整 围岩稳定性较好 但岩溶较 发育 溶洞 溶蚀裂隙多见 地下水位较高 洞身位于地下水的季节变动 带 局部可能存在积水溶腔 有突水突泥的可能 预报范围 DK1097 685 DK1097 556 内围岩为奥陶系中统马家沟组强风 新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设计咨询集团有限公司 第 5 页 共 12 页 化灰岩 节理裂隙发育 岩体破碎 地下水较发育 埋深 20 35m DK1097 685 DK1097 617 设计 级围岩 DK1097 617 DK1097 556 设计 级围岩 当前掌子面节理裂隙较发育 局 部夹泥 岩体较破碎 地下水较发育 岩溶弱发育 见溶蚀裂隙 溶缝 采用台阶法施工 三 三 预报方法及原理预报方法及原理 本次预报采用瑞士安伯格公司生产的 TSP203 隧道地质超前预报系统 TSP203 可以预报隧道掌子面前方 0 150m 范围的地层状况 可以满足长距 离超前地质预报的要求 TSP 探测是基于隧道围岩的弹性差异 根据地震波的反射波原理的一种 探测方法 人工制造一系列有规则排列的轻微地震波 地震波在围岩中以 球面波形式传播 当遇到围岩物性界面 如断层 岩石破碎带和岩性变化等 时 一部分地震信号反射回来 一部分信号透射进入前方介质 由 3 分量 地震波检波器在计算机的监控下采集这些震源所发出地震波沿隧道前方及 四周区域传播而遭遇不良地质体 如地层层面 节理面 岩溶面 特别是 断层破碎带界面等 被反射返回的地震波数据 这些反射波信号的传播速 度 波形 频率 强度和方向等特征是与相应的不良地质体的性质和分布 状况紧密相关的 通过分析反射波信号的上述特征 处理提取掌子面前方 围岩的波速 泊松比 反射系数及其变化情况 从而预报前方不良地质体 的地质力学参数和位置 规模等几何参数 达到地质超前预报的目的 新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设计咨询集团有限公司 第 6 页 共 12 页 四 预报数据采集四 预报数据采集 1 测点位置 预报时掌子面位于 DK1097 685 里程处 在 DK1097 748 5 里程处布置 预报接收孔 接收孔距掌子面 63 5m 2 测线测点布置 在隧道右侧边墙的同一水平线上从外向里布置一个传感器钻孔和 23 个 炮孔 传感器钻孔距第一个炮孔 20m 炮孔间距 1 5m 炮孔高度 1 5m 最 后一个炮孔距掌子面 6m 如图 1 所示 图图 1 TSP203 测线布置示意图测线布置示意图 3 地震波激发 采用爆炸震源激发地震波 每炮约 50g 乳化炸药 隧道轴线隧道轴线 掌掌 子子 面面 深深 度 度 15m 炮孔炮孔1 2 23接收器接收器1 参考点参考点 方位角方位角 方位角方位角 X X Y 新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设计咨询集团有限公司 第 7 页 共 12 页 五 资料分析五 资料分析 1 资料处理流程 处理流程如下 2 分析预报原则 在成果解释中 以 P 波剖面资料为主对岩层进行划分 结合横波资料 对地质现象进行解释 并遵循以下原则 a 正反射振幅表明硬岩层 负反射振幅表明软岩层 b 若 S 波反射较 P 波强 则表明岩层饱含水 c Vp Vs 增加或 突然增大 常常由于地下水的存在而引起 d 若 Vp 下 降 则表明裂隙或孔隙度增加 六 预报结果六 预报结果 通过对二维结果图 附图 1 分析 隧道掌子面前方预报范围内存在问 题的区段如下表所示 序号序号里里 程程 长度长度 m 推推 断断 结结 果果 1 DK1097 620 DK 1097 556 64 有多组反射界面 纵 横波速度均降低 局部泊松比增大 动杨氏模量降低 节 理裂隙发育 岩体破碎 岩溶弱 中等发 育 见溶蚀裂隙 溶缝 局部见泥质充 填小溶洞 地下水较发育 渗滴水 局 部溶洞积水 围岩稳定性差 易塌方 局部可能涌泥 原始数据软件计算 得到时间 深度剖面 提取参数地质解释 新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设计咨询集团有限公司 第 8 页 共 12 页 七 结论与建议七 结论与建议 本次预报里程为 DK1097 685 DK1097 556 总体上本次预报里程范 围内 节理裂隙较发育 岩体较破碎 地下水较发育 岩溶弱 中等发育 局部地段发育泥质充填小溶洞 可能涌泥 具体情况如下 1 DK1097 685 DK1097 620 65m 奥陶系中统马家沟组强风化 弱风化 灰岩 节理裂隙较发育 岩体较破碎 岩溶弱发育 见溶蚀裂隙 溶缝 局部泥质充填 地下较发育 渗滴水 围岩稳定性较差 局部易塌方 根据综合地质条件 建议按 级围岩施工 及时支护 并对 DK1097 658 DK1097 652 6m 进行加深炮孔法地质预 2 DK1097 620 DK1097 556 64m 奥陶系中统马家沟组强风化灰岩 节 理裂隙发育 岩体破碎 地下水较发育 渗滴水 局部溶洞积水 岩溶弱 中等发育 见溶蚀裂隙 溶缝 局部发育泥质充填小溶洞 围岩稳定性 差 易塌方 局部可能涌泥 根据综合地质条件 建议按 级围岩施工 及时支护 注意防塌坊和涌泥 并对 DK1097 615 DK1097 595 20m DK1097 584 DK1097 570 14m 段进行加深炮孔法地质预报 新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设计咨询集团有限公司 第 9 页 共 12 页 八 附图 图图 1 TSP 隧道超前预报地震原始曲线图 隧道超前预报地震原始曲线图 X 新建山西中南部铁路通道大田庄 2 号隧道 TSP 超前地质预报 中铁工程设计咨询集团有限公司 第 10 页 共 12 页 图图 2 TSP 隧道超前预报地震隧道超前预报地震 P 波时距曲线图波时距曲线图 新建山西中南部铁路