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1、新建山西中南部铁路通道大田庄1号隧道TSP超前地质预报新 建 山 西 中 南 部 铁 路 通 道大田庄2号隧道（出口）TSP超前地质预报报告（DK1097+685DK1097+556） 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2012年10月11日 新 建 山 西 中 南 部 铁 路 通 道大田庄2号隧道（出口）TSP超前地质预报报告 （DK1097+685DK1097+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山西中南部铁路通道超前地质预报项目部2012年10月11日目 录一、前言4二、隧道概况4三、预报方
2、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
3、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+685DK1097+556内围岩为奥陶系中统马家沟组强风化灰岩，节
4、理裂隙发育，岩体破碎，地下水较发育。埋深2035m，DK1097+685DK1097+617设计级围岩，DK1097+617DK1097+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、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0150m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
5、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。四、预报数据采集1、测点位置预报时掌子面位于DK10
6、97+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。 + 隧道轴线 掌子面 深度 15m 炮孔1、2.23接收器1 参考点 _方位角 方位角 X X -Y +图1TSP203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。五、资料分析1、资料处理流程处理流程如下：地质解释提取参数得到时间、深度剖面软件计算原始数据2、分析预报原则在成果解释中，
7、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：序号里 程长度（m）推 断 结 果1DK1097+620DK1097+55664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
8、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。七、结论与建议 本次预报里程为DK1097+685DK1097+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+685DK1097+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+658DK1097+652（6m）进行加深炮孔法地质
9、预。2. DK1097+620DK1097+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+615DK1097+595（20m）、DK1097+584DK1097+570（14m）段进行加深炮孔法地质预报。八、附图图1 TSP隧道超前预报地震原始曲线图（X）图2 TSP隧道超前预报地震P波时距曲线图图3 TSP隧道超前预报二维成果图图4 TSP隧道深度偏移图图5 TSP隧道反射面提取图中铁工程设计咨询集团有限公司 第 9 页 共 12 页
