宜万线云雾山隧道工程地质预报方案.docx

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（DK242+105~DK248+720）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130座，长度247.8km，其中岩溶隧道约占70%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DK242+105〜DK248+720（其中DK242+105〜DK242+926为复线），横洞170m，隧道总长共计7606m, 为1〜14%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 NE〜NNE向褶皱为主，背斜核部附近（DK244+637.9）发育有北东向的二次纵张断裂 白果坝断裂，与隧道走向夹角约45°，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：超蠶需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：TSP203法、HSP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 C 级和部分 B 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20m；长距离预报采用TSP203法，预报间 距 150m2、 重点预报：可能发生地质灾害地段（施工地质分级的 A 级和部分 B 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10m长距离预报采用TSP203，预报间距 100m；以及HSP,预报间距50m3、跟踪预报：应随时探测预报，采用地质雷达法、TSP203及HSP三种方法六、预报里程与工作方法对云雾山隧道(DK242+105〜DK248+720)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DK242+850〜DK243+330B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TSPDK243+560〜DK244+100B寒武系中统咼台+ 茅坪阻，白云岩及 页岩互层，节理发 育，岩体破碎岩溶、岩溶水TSPDK244+100〜DK244+490B寒武系下统龙洞 阻，白云岩、灰岩、 页岩岩溶、岩溶水TSPDK244+490〜DK245+440B寒武系下统天河板阻泥质灰岩、页岩、白云岩岩溶、岩溶水TSPDK247+400〜DK248+160B寒武系耗子陀阻灰UU 宀—-l-JLj岩、白厶岩岩溶、岩溶水TSP2、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DK242+105〜DK242+850A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TSP、HSP、地质雷达DK243+330〜DK243+560A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TSP、HSP、地质雷达DK245+440〜DK245+570AA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TSP、HSP、地质雷达DK245+570〜DK245+970A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TSP、HSP、地质雷达DK245+970〜DK247+050B寒武系中下统岩溶、岩溶水TSP、HSP、地质雷达DK247+050〜DK247+400A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TSP、HSP、地质雷达DK248+160〜DK248+720A奥陶系、灰岩、页UU 岩岩溶、岩溶水物探低阻带TSP、HSP、地质雷达横洞A岩溶、岩溶水TSP、HSP、地质雷达七、预报工作量1、常规预报：预报位置预报方法正洞长度（m）断面（个）TSP203 法4375302、重点预报：预报位置预报方法正洞横 洞长度（m）断面（个）长度（m）断面（个）地质雷达法32251601709TSP203 法3225331702HSP32256517043、合计：■预报位置 预报方式正洞长度 （单位:m）横洞长度 （单位:m）合计 （单位:m）常规预报437504375重点跟报32251703395合计76001707770八、预报技术要求1、TSP203 法TSP 和其它地震反射波方法一样，采用了回声测量原理（见图 1）。

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图1 TSP203预报原理图TSP203 法的技术要求：(1) .应达到的有效探测距离TSP有效预报距离应达到：A级地段100米，B、C级地段150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20个，炮间距1.5m；炮眼高度1〜1.5m，所有炮眼与接收器的高度应相同；炮眼 孔深1.2〜1.5m (孔深应尽量一致)，向下倾斜10〜20°，垂直于隧道轴向，或向前与掌 子面成10°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200m探 测距离要求，一般50g左右，最多不大于75g；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50m，距第一爆破孔20m；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42〜45mm，孔深不小于2m，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 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 循以下准则：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5突然增大，常常由于流体的存在而引起;d、若Vp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：TSP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 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to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 t 值 求得目标体的位置和埋深GPR发射器a 曰GPR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30m,在岩溶发育地段根据雷达波 形判定两次预报的重复长度5m左右2) .仪器要求：用于超前地质预报的地质雷达可选用SIR2000、SIR10H或RAMAC等型号，天线应 使用中心频率为30〜50MHz和100MHz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、HSPHSP 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 HSP 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60〜120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。