宜万线云雾山隧道工程地质预报方案

宜万线云雾山隧道超前地质预报实施方案宜万线云雾山隧道超前地质预报实施方案北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第页共i北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第页共i云雾山隧道（DK242+105~DK248+720）超前地质预报实施方案一.编制依据云雾山隧道 ~ 超前地质预报实施方案编制的主要技术依据是：《宜万线复杂隧道施工地质及信息化设计实施细则》（铁道第四勘察设计院）《宜万线云雾山隧道超前地质预报设计（初稿）》（铁道第四勘察设计院）《宜万线云雾山隧道工程地质勘察报告》（铁道第四勘察设计院）《铁路工程物理勘探规程》（铁道部TB10013——2004）等有关规定和技术资料。二、主要工程地质问题宜万线共有隧道座，长度.其中岩溶隧道约占°地质条件极其复杂的长大隧道可能发生较大突泥涌水，突发性地质灾害的隧道有13座，而云雾山隧道就是其中的一座。云雾山隧道位于恩施市白果坝镇及屯堡乡周家湾，隧道正洞里程是 〜其中 〜 为复线，横洞，隧道总长共计，为〜％。的单面上坡。预报区在新华夏构造体系第三隆起带（川鄂褶皱带）内，主要构造形迹以〜向褶皱为主，背斜核部附近（ ）发育有北东向的二次纵张断裂一一白果坝断裂，与隧道走向夹角约5属于阻水断层。隧道穿越的地层有寒武系、奥陶系，地层岩性以页岩、白云岩、灰岩为主。三、超前地质预报主要内容根据本段隧道的主要工程地质问题，需要预报的主要内容是：1、岩溶、溶洞及岩溶水；2、煤系地层；3、断层；4、物探低阻带。四、主要预报方法

根据宜万铁路总指要求，云雾山隧道应开展施工地质工作，施工地质工作主要针对现场地质情况，及时提出改进施工方法的意见及处理措施，保障建筑物的施工符合实际情况，根据施工情况编录施工竣工资料。隧道施工地质工作包括四项内容：超前地质预报；施工期间围岩稳定性评价；施工地质综合预报和灾害警报及施工方法；施工技术建议。超前地质预报是隧道施工地质工作中最主要的一项内容。依据“宜万线复杂隧道施工地质及信息化设计实施细则”（铁道第四勘察设计院）、“宜万线云雾山隧道超前地质预报设计（初稿）”（铁道第四勘察设计院），超前地质预报主要包括的内容如下框图所示：主要内容

超前地质预报主要内容

超前地质预报根据中铁一局宜万项目指挥部的委托，我单位所承担的超前地质预报包括以下三项工作： 法、 法和地质雷达法。五、预报工作分类根据宜万线施工地质分级的规定和云雾山隧道的具体施工地质情况，该隧道的超前地质预报划分为三类：一般性地质情况地段进行一般性常规预报；可能发生地质灾害地段进行重点预报；特殊地质灾害突发性地段随时进行预报。具体如下：1常规预报：一般性地质情况地段（施工地质分级的级和部分级），以碎屑岩和弱碳酸可溶岩为主。短距离预报采用地质雷达法，预报间距0长距离预报采用 法，预报间距。2重点预报：可能发生地质灾害地段（施工地质分级的级和部分级），以强碳酸可溶岩、隔水与含水岩层界面、断层带、煤系地层和物探低阻异常带为主。短距离预报采用地质雷达法，「预报间距^"0长距离预报采用 ,预报间距0以及，预报间距03跟踪预报：应随时探测预报，采用地质雷达法、 及 三种方法。六、预报里程与工作方法对云雾山隧道 ~ 进行工况分析后，常规预报及重点跟踪预报分段设计如下：1、常规预报段：隧道里程地质级别地质状况工程地质问题工作方法〜寒武系中统光竹岭阻，灰岩、白云岩，岩体完整、节理发育岩溶、岩溶水〜寒武系中统高台十茅坪阻，白云岩及页岩互层，节理发育，岩体破碎岩溶、岩溶水〜寒武系下统龙洞阻，白云岩、灰岩、页岩岩溶、岩溶水〜寒武系下统天河板阻泥质灰岩、页岩、白云岩岩溶、岩溶水〜寒武系耗子陀阻灰岩、白云岩岩溶、岩溶水、重点预报段：

隧道里程地质级别地质状况工程地质问题工作方法〜寒武系中统光竹岭阻，灰岩、白云岩，岩体完整、节理发育岩溶、岩溶水，物探低阻异常区s S地质雷达〜寒武系中统光竹岭阻，灰岩、白云岩，岩体完整、节理发育岩溶、岩溶水物探异常s S地质雷达〜断层破碎带及影响带岩体破碎、岩溶水发育岩溶、岩溶水断层突泥突水s S地质雷达〜下寒武下统天河板阻泥质灰岩、页岩、白云岩岩溶、岩溶水、物探低阻带s S地质雷达〜寒武系中下统岩溶、岩溶水s S地质雷达〜寒武系中统光竹岭阻灰岩夹白云岩岩溶、岩溶水物探低阻带s S地质雷达〜奥陶系、灰岩、页LU岩岩溶、岩溶水物探低阻带s S地质雷达横洞岩溶、岩溶水s S地质雷达

七、预报工作量:、常规预报：预报位置预报方法正洞长度断面个法、重点预报：预报位置预报方法正洞横洞长度断面个长度断面个地质雷达法法3、合计：f 预报位置预报方式正洞长度单位横洞长度单位合计单位常规预报重点跟报合计八、预报技术要求2法和其它地震反射波方法一样，采用了回声测量原理（见图）。地震波在岩石中以球面波形式传播,当遇到岩石物性界面（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。反射的地震信号被检波器接收，反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比，故而能提供一种直接的测量。北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第页共页北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第页共页宜万线云雾山隧道超前地质预报实施方案图1 预报原理图法的技术要求：（1应）达.到的有效探测距离有效预报距离应达到：级地段米，、级地段米。需要预报区段大于有效预报距离时应多次预报，两次预报重复长度不小于10米。（2）操.作要求a爆破钻孔的布置要求：预报断层构造时爆破钻孔应根据断层走向布置在与断层夹角较小一侧的隧道边墙上；预报岩溶则隧道两侧边墙都应布置爆破钻孔进行重复测量；每一次预报的炮数不少于个，炮间距；炮眼高度〜 ，所有炮眼与接收器的高度应相同；炮眼孔深~（孔深应尽量一致），向下倾斜~0垂直于隧道轴向，或向前与掌子面成°夹角；钻孔完成后应注意保护，防止蹋孔。b爆破要求：遵守《爆破安全规程》的规定；使用毫秒级无延迟电雷管；炸药量应大于 探测距离要求，一般 左右，最多不大于 5应保证炸药与炮孔严密藕合。c接收器钻孔的布置要求：距掌子面约，距第一爆破孔；在隧道两壁或一壁安置接收器，接收器安置高度与炮孔一致；孔径〜 ，孔深不小于，应根据采用的藕合材料确定接收孔上倾还是下倾，在水平方向上向洞口倾斜10°。（3）接.收器与孔壁的藕合必须紧密，施测时隧道中应没有其它振动源。（4）资.料分析：数据采集时应对每一炮的波幅进行调节，记录不好或存在干扰时应重新放炮；对采集的数据及时进行三维波场处理，提取反射界面；对所采集的原始数据经软件处理后，以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，并遵循以下准则：、正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层；、若波反射较波强，则表明岩层饱含水；、 增加或6突然增大，常常由于流体的存在而引起；d若下降，则表明裂隙或孔隙度增加。最终提出掌子面前方反射界面的位置、性质等结论。提交的资料有： 野外记录表，原始波形记录，二维和三维反射界面的透视图象，声波轨迹、频谱、速率和位移结果，地质解释结果。2、地质雷达法地质雷达是基于地下介质的电性差异，向地下发射高频电磁波，并接收地下介质反射的电磁波进行处理、分析、解释的一项工程物探技术（见图2）。其工作过程是由发射天线送入地下一高频电磁脉冲波，当其在地下传播过程中遇到不同的目标体（岩土体、空洞等）的电性介面时，有部分电磁能量被反射回来，被接收天线所接收，并宜万线云雾山隧道超前地质预报实施方案宜万线云雾山隧道超前地质预报实施方案北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第页共i北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第页共i由主机记录，得到从发射经地下界面反射回到接收天线的双程走时。地质雷达方法是由已知条件推断未知情况的方法，当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确值求得目标体的位置和埋深。GPR发射器八 aGPR接收器图2地质雷达工作原理地质雷达法的技术要求：(1)应.达到的有效探测距离：地质雷达的有效探测距离在完整灰岩地段应达到，在岩溶发育地段根据雷达波形判定。两次预报的重复长度左右。(2)仪.器要求：用于超前地质预报的地质雷达可选用 、或 等型号，天线应使用中4频率为~和 的两种低频屏蔽天线。(3)现场.数据采集要求：现场数据采集主要是在掌子面上进行，采集前应对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的藕合，在掌子面附近应没有其它的金属物体；一般应采取连续观测方式；应充分利用避车洞或超前钻探揭露的地质界面等有利地段求取地层的相对介电常数和电磁波速度。(4资)料.分析：雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测；对合格的记录应根据记录的情况进行必要的处理如：编辑、滤波、增益、褶积、道分析、速度分析和消除背景干扰等，求得时间剖面；在时间剖面中应标出探测对象的反射波组，确定反射体的形态和规模；解释确定反射体的位置、形态，推断其充填情况；必要时应制作模型进行反演解释。根据反射波组的波形与强度特征，通过同相轴的追踪，可分析地下介质、地下结构状态，确定反射波组的地质含义。3、HSP即水平声波反射法，利用声波在地层中传播、反射，通过信号采集系统接收反射信号，来预报隧道施工开挖面前方及周围区域的地质情况。方法能够预测隧道施工中的不良和特殊地质问题，分辨率高，精度高，可探测掌子面前方〜米内的构造断裂、软弱夹层，破碎带等不良地质体，也可近距离探测岩溶具体形状和边界位置。这种方法的特点是各检测点所接受的反射波路径相等，因此反射波组合形态与反射界面形态相同，图像直观。从图中可看出，直达波是双曲线形态，反射波是直线形，很容易区分。方法的技术要求有：(1)应.达到的有效探测距离：单点反射的有效探测距离应达到 左右，两次探测的重复段应大于m(2)仪.器要求；通道数不低于12道的地震仪，现用于外业工程勘探的地震仪均可用来进行单点反射预报；检波器可采用垂直检波器；要求地震仪和检波电缆具有较好的绝缘性能，电缆的绝缘电阻应大于Q，检波器内阻应一致，各道检波器相位差不大于；地震仪的时间触发系统正常，不存在误触发和延迟现象。(3)现.场数据采集要求：数据采集的时间段，现场没有其它振动源；在掌子面上随机布置5~10个钻孔，应均匀分布，孔深〜 5炸药置于孔底，与孔壁藕合严密，药量左右，最大不超过5检波器随机均匀的垂直安置在掌子面上，必要时可用棉被将掌子面覆盖，以防声波干扰；在已施工完洞身部位用锤击求取地层的传播速度。(4)整.理与处理：对单道记录进行滤波、压制干扰和指数增益调整；对于每一道不同炮的记录和每一炮不同道的记录进行对比分析，以规律性好、重复性好的记录道进行解释；必要时应进行正演计算。4、综合预报技术要求超前地质预报采用的物探手段是一种在测定岩体各种物理参数之后，推断分析岩体性质的间接性测试方法。为提高预报水平，应坚持隧道洞内探测与洞外勘探相结合、地质方法与物探方法相结合、多种物探方法互相结合、地球物理方法与超前水平钻探相结合的原则，开展多层次、多手段的综合预报分析。在资料分析中，首先必须充分利用掌子面上取得的地质素描资料，以其为资料分析的重要参数；还必须掌握隧道的既有地质资料，对重要异常均应布置水平超前钻探，根据钻探资料对物探成果进行复解，以确保综合预报成果结论的可靠性。对物探的技术标准要求，应严格按铁道部第四勘察设计院制定的“宜万线复杂隧道施工地质实施细则”和铁道部颁发的“地球物理勘探规程”实施。九、资料分析1、分析流程:数据处理流程如下：建立数据|T带通滤波器―I首至信号的提取|"H起跳点信号处理|一|平衡能量|一q-评估1反射波提取I-Tp-s波分离4|速率分析—|极度偏移|T反射面提取:数据处理流程如下：数据采集7数字滤波I■^厂均衡排序ii速度分析ii反射面提取11人工判断（理）地质.雷达法：数据处理流程如下：数据文件5均衡排序件编种飞字滤波卜二度分析卜，I人工判释2、异常解释在资料分析中，应坚持多种方法相互结合、物探与钻探相互结合的原则，对产生疑问的异常在条件允许的情况下要进行复测，以及由施工单位进行超前钻孔；对可能产生地质灾害的重大异常，应由施工地质组组织进行多专家会诊，确认后签报提出。3、报告提交（1）现.场报告：现场报告应在24小时内以表格形式提供（表格以指挥部下发的表格为准，指挥部没有规定的项目应双方商定，以施工方使用方便为准）。（2正）式.报告（阶段性）：正式报告应在一周内提交，包括工作测线布置图、原始典型记录、剖面图、解释参数和解释结果等，技术说明力求简洁明确。（理最）终.报告：最终报告应按标准的物探报告样式，在该项目竣工后提交。十、技术保证1、组织机构形式：根据宜万线复杂隧道施工地质实施细则的要求，甲方应成立云雾山隧道施工地质组，乙方应成立施工地质组中的超前地质预报组。超前地质预报组组成如下：宜万线云雾山隧道超前地质预报实施方案宜万线云雾山隧道超前地质预报实施方案北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第0北京中铁瑞威铁道工程技术有限公司 第0共1、技术力量：宜万线云雾山隧超前地质预报组主要人员组成如下：、仪器设备：根据采取的预报方法（的主要仪器设备有：瑞士2法0、根据采取的预报方法（的主要仪器设备有：瑞士2法0、3地质雷达法、公司生产的红外探测法和地质素描法），投入2、美0国3公司生产的地质雷达、国产红外探水仪以及日本生产的隧道工作面信息处理系统，如下表